Was ist ein Sonnenwind?
Jeden Moment strahlt die Sonne einen Strom ionisierter Teilchen mit einer enormen Geschwindigkeit von 1200 km / s in den Weltraum aus, die von der äußeren Schicht (der Sonnenkorona) emittiert wird. Seine endlosen „Wirbel“ umgeben die Erde, durchdringen den Raum des Sonnensystems und gehen sogar weit über seine Grenzen hinaus. Alle Sterne können es emittieren, und in diesem Fall wird es Sternwind genannt. Der Fluss der Teilchen der Sonne kann auch als Sternwind der Sonne bezeichnet werden, und dies wird keinen Fehler enthalten.
Die Geschichte des Konzepts
Die wissenschaftliche Vorstellung eines Menschen von der Welt ändert sich ständig. Der Prozess, frühere Dogmen und Konzepte zu leugnen, ermöglicht es, die bestehende Realität neu zu betrachten.
Die Wissenschaft betrachtete lange Zeit die statische Krone eines Sterns. Das heißt, die Schwerkraft schien die Druckkraft von nuklearen und thermonuklearen Explosionen auszugleichen und erlaubte nicht, dass glühende Materie von sich selbst in den umgebenden Raum freigesetzt wurde.
Der englische Geophysiker und Astronom Sidney Chapman schuf und entwickelte zu seiner Zeit die Theorie der Stabilität der Sonnenatmosphäre. Seine Hypothese teilte die astrophysikalische Gemeinschaft. All dies würde bis in unsere Zeit andauern. Es wurde jedoch ein Mann gefunden, der die Ansichten des berühmten Wissenschaftlers entschlossen und unwiderruflich widerlegte.
Er heißt Eugene Newman Parker. Der amerikanische Astrophysiker versetzte dem Konzept seines englischen Kollegen einen vernichtenden Schlag. Mit seinen wegweisenden Entwicklungen konnte er die Irreversibilität des Abflusses von Materie aus der Krone nachweisen. Darüber hinaus ergab sich eine sehr merkwürdige Tatsache: Wenn Sie sich von der Sonne entfernen, nimmt die Geschwindigkeit des Sonnenwinds erheblich zu, erreicht Überschallwerte, nimmt dann ab und wird stabil. Die Grenzen seiner Verbreitung sind übrigens noch nicht festgelegt und warten auf ihre Entdecker.
Die an dem ersten interplanetaren Raumschiff durchgeführten Messungen bestätigten die korrekten Schlussfolgerungen von Y. Parker. Wenig später entdeckten Astronomen ähnliche Sternwinde in der Weite einer Reihe von Galaxien.
Wie erscheint der Sonnenwind?
Der Grund für das Auftreten eines Stroms, der aus einer Mischung positiv und negativ geladener Teilchen besteht, ist das Plasma, das ständig in der Sonne gebildet wird. Es entsteht durch die endlos fortschreitenden Reaktionen der Kernfusion, die das Zentrum des Sterns auf mehrere zehn Millionen Grad Celsius erwärmen. Das auf diese Weise erhitzte ionisierte Gas bricht schnell aus dem bedingt "begrenzten Volumen" aus und fliegt weit über die Grenzen unseres Sternensystems hinaus.
Interessante Tatsache: Die Grenzen dieses Volumens sind auf gigantische Schwerkraft zurückzuführen, "als ob sie die Explosionen vieler Wasserstoffbomben mit unbegrenztem Volumen verstopfen", die sich aus der enormen Größe unserer Leuchte ergeben. Und es ist 109 Mal größer als die Erde. Das Ergebnis des Prozesses ist die Erwärmung der Sonnenkorona auf eine Million Grad Celsius aufgrund einer Reihe von Mikroexplosionen des Plasmas „entkommener Freiheit“.
Im September 2016 gelang es amerikanischen Wissenschaftlern, die erstmals NASA STEREO-Observatorien nutzten, den Prozess des Auftretens des Sonnenwinds zu erfassen. Ihrer Aussage nach ist das, was geschieht, identisch mit der Freisetzung von Wasser: Zuerst fließt der Strom in einen Strom, dann zerfällt er in separate Partikel, die immer kleiner werden, bis sich eine gasförmige „Wolke“ bildet.
Untersuchung des Phänomens
Sieben Jahre vor Yu. Parker schlug der westdeutsche Astronom Ludwig Birman, der die Struktur von Kometenschwänzen untersuchte, die Existenz von korpuskulärer Sonnenstrahlung vor, die jetzt als Sonnenwind bezeichnet wird. Ein Strom geladener Teilchen, der durch koronale Löcher (Bereiche auf der Oberfläche unseres Sterns, die nicht von einem Magnetfeld bedeckt sind) durchbricht, stürzt in den offenen Raum.
Zum ersten Mal wurden 1959 die technischen Parameter des Sonnenwinds an der sowjetischen interplanetaren Automatikstation Luna-2 gemessen.
Drei Jahre später forschte der amerikanische Satellit „Mariner-2“ monatelang an einem einzigartigen Weltraumphänomen. Weitere Studien wurden von der internationalen Station SOHO und einer Reihe nationaler Managementprogramme - NASA, USA - fortgesetzt. Die wissenschaftliche Tätigkeit zur Erforschung des Sonnenwinds hat seinen Horizont von der Sonnenoberfläche bis zum äußersten Rand des Sternensystems erweitert.
Sonnenwindgeschwindigkeit
Von großem wissenschaftlichen und praktischen Interesse ist die Messung sowie die Untersuchung der Bewegungsgesetze des Wasserstoffplasmastroms, der die Grundlage des Sonnenwinds bildet.
Ursprünglich ionisierte Partikel aus Helium, Wasserstoff, Eisen, Silizium, Schwefel und einer Reihe anderer chemischer Elemente bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 300-450 km / s.
Interessante Tatsache: Bei Sonneneruptionen oder koronalen Massenauswürfen steigt die Strömungsgeschwindigkeit auf bis zu 1200 km / s! Der Sonnenwind verwandelt sich in einen "Sonnenhurrikan", der eine ganze Reihe einzigartiger natürlicher und physikalischer Phänomene verursacht.
In Zukunft steigt die Sonnenwindgeschwindigkeit des Stroms und erreicht 400 - 800 km / s in Erdnähe (Hier endet die Beschleunigung). 1.500.000 km / h (420 km / s) in der Marsregion. In einer Entfernung von bis zu 10 Milliarden km von der Strahlungsquelle beträgt die Bewegungsgeschwindigkeit solar geladener Teilchen ungefähr - 1.000.000 km / h (280 km / s). Ferner wird es unter dem Einfluss des interstellaren Mediums schwächer.
Die Dynamik des Sonnenwinds wird von zwei Faktoren beeinflusst: den Anziehungskräften der Sonne und dem Druck im Strom. Die Berechnungen, die durch praktische Untersuchungen (Flüge der American Voyager - 1, - 2 "und" Pioneer - 10, - 11 ") gestützt wurden, zeigten die Konstanz der Geschwindigkeit des Abflusses entgegengesetzt geladener Teilchen, die sich bereits außerhalb der Umlaufbahn unseres Planeten befinden.
Arten von Sonnenwind
Die Art des ionisierten Sonnenflusses ist geordnet und in zwei Typen unterteilt:
- ruhig (langsam oder schnell);
- empört.
Ruhe - Langsam
Langsamer Sonnenwind tritt im Darm des Äquators unserer Leuchte während der Wärmeausdehnung ionisierter Gase auf. Der dynamische Prozess beschleunigt das koronale Plasma auf Überschallgeschwindigkeiten von ungefähr 400 km / s. In seiner Struktur ist ein langsamer Strom dichter und breiter als ein schneller.
Ruhig - schnell
Koronale Löcher sind der Geburtsort des schnellen Sonnenwinds. Die Strömungen dieses Windes können monatelang ablaufen und die Erde mit einer periodischen Rotation der Sonne von 27 Tagen „angreifen“.
Empört
Die Ursache für die gestörten Strömungen ist: die Manifestation des koronalen Ausstoßes selbst sowie das Auftreten von Kompressionsstellen im interplanetaren Raum vor den bevorstehenden koronalen Massenauswürfen oder dem schnellen Sonnenwind.
Interplanetare Stoßwelle
Dem Auftreten einer kosmischen Schockwelle gehen voraus: "Angriff" eines schnellen Sonnenwinds auf einen "langsamen Bruder", Kollision eines geladenen Stroms koronaler Teilchen mit der Erdmagnetosphäre, Explosion einer Supernova, Kollision von Galaxien.
Interessante Tatsache: Vor anderthalb Monaten erschien die Nachricht, dass die NASA die Stärke der Stoßwelle des Sonnenwinds messen konnte. Konsequente Platzierung von speziell skalierten, mit der erforderlichen Ausrüstung ausgestatteten Multiskalensatelliten in Raum 4; Amerikanische Forscher "fingen" buchstäblich einen Moment des wissenschaftlichen Erfolgs ein. Und doppelt: Als Ergebnis des Experiments wurden Daten mit höchster Genauigkeit über die Art und die Parameter der Bewegung von Sonnenpartikeln erhalten.
Eine Stoßwelle ist eine Kollisionsregion eines sich schnell bewegenden Mediums (Gases) mit einem Hindernis (z. B. dem Sonnenwind mit der Erdmagnetosphäre), die eine „Front“ einer starken Änderung der physikalischen Parameter des ankommenden Flusses (Druck, Dichte, Temperatur, Teilchenladungsniveau) erzeugt und eine Reihe anderer Indikatoren).
Sonnenwindausbreitung im Weltraum
Wenn sich der Wind weiter von seinem "Vorfahren" - der Sonne - entfernt, wird er schwächer und passiert mehrere Grenzgebiete. Der erste von ihnen wird in einer Entfernung von 95 AE vom Stern entfernt (AU - eine astronomische Einheit, die der durchschnittlichen Entfernung von der Erde zur Sonne entspricht und 149 598 100 ± 750 km beträgt).Die sogenannte "Stoßwellengrenze". Es passiert darauf Bremsen des Sonnenwindes von Überschallgeschwindigkeiten.
Nach weiteren 40 AU wird der Fluss ionisierter Partikel unter dem Einfluss interstellarer Materie vollständig gehemmt. Die durch astrophysikalische Prozesse bestimmte Hemmgrenze wird als Heliopause bezeichnet. Die durch die Heliopause begrenzte räumliche Region wird als Heliosphäre bezeichnet. Seine Abmessungen sind nicht gleich:
- 73 a.u. von der Südseite;
- 85 a.u. von der Nordseite.
Astrophysikalische Daten wurden aufgrund des Starts von zwei amerikanischen Raumfahrzeugen der Voyager-Serie erhalten, mit denen die Grenzen des Sonnensystems untersucht werden sollen. In jüngerer Zeit bestätigte Voyager 2 die Daten von Voyager 1.
Sonnenwind und Erde
Ständig wechselnde Ströme des Sonnenwinds könnten leicht alles Leben auf der Erdoberfläche zerstören. Zum Schutz vor solch einer "gewaltigen Waffe" gibt es einen "zuverlässigen Schild" in Form einer Magnetosphäre. Die Parität dieser Konfrontation ist sehr unterschiedlich und verursacht häufig geomagnetische Stürme. Es ist nicht verwunderlich, dass 1990 der Begriff „Weltraumwetter“ relevant wurde, der hauptsächlich den aktuellen Zustand des Erdmagnetfelds widerspiegelt.
Der Schöpfer der Wissenschaft der Heliobiologie, der die Wirkung unserer Leuchte auf die lebenswichtigen Funktionen terrestrischer Organismen untersuchte, war der sowjetische Wissenschaftler A. L. Chizhevsky. Dank ihm und einer Reihe anderer Forscher war es möglich, die Gesetze über die Auswirkungen von Unterschieden in der Sonnenaktivität auf den menschlichen Körper aufzuklären, den Ertrag von Kulturpflanzen zu erhöhen und zu verringern sowie die Populationen von Vögeln, Fischen und Tieren zu vermehren und zu verringern.
Die Zyklizität der Perioden des Einflusses der Sonne auf die Erde wurde entdeckt und untersucht. Regelmäßige Berichte über das Aktivitätsniveau des geomagnetischen Hintergrunds sind an der Tagesordnung. Menschen, die an chronischen Krankheiten leiden, verfügen über die notwendigen Informationen, um die richtigen Medikamente rechtzeitig einzunehmen. Die moderne Pflanzen- und Tierproduktion ist auch mit Wissen „bewaffnet“, um ihre Aktivitäten optimal ausführen zu können.
Interessante Tatsache: Nach den Beobachtungen von N. S. Shcherbinsky stimmt die Häufigkeit der Ankunft von Heuschrecken auf den Feldern mit dem 11-Jahres-Rhythmus der Sonne überein.
Die Wissenschaft geht voran und ruft nach den Jungen. Heute kann jeder von ihnen die Spezialität eines Heliobiologen erhalten, der sein Studium an einer spezialisierten Hochschule abgeschlossen hat.
Naturphänomene durch den Sonnenwind
Der Sonnenwind, der um die Erde fliegt, verursacht viele natürliche Phänomene. Darunter: Magnetstürme, Auroren, Strahlungsgürtel des Planeten. Vor nicht allzu langer Zeit zeigte sich ein Muster in der Zunahme der Anzahl der Blitze aufgrund einer Zunahme des Flusses ionisierter Teilchen unseres Sterns.
Es gibt eine Reihe von geophysikalischen Phänomenen, die vom Sonnenwind erzeugt werden. An einigen Stellen nimmt der Ausstoß von gasförmigem Radon von der Erdoberfläche zu, was zu einer Erhöhung der Radioaktivität in der Atmosphäre führen kann. Es besteht ein Zusammenhang zwischen der Sonnenaktivität und einer Zunahme der Erdbeben. Ein magnetischer Sturm verändert das elektrische Feld auf der Erdoberfläche erheblich und führt zu Sprüngen des atmosphärischen Drucks.
Sonnenwindgefahr
Starke Emissionen von der Oberfläche der Leuchte stören die Funkkommunikation, stören den Betrieb von Computern, verursachen Fehlfunktionen in Versorgungsnetzen und erzeugen „schädliche“ elektrische Ströme in Metallstrukturen und -geräten.
Die Bedrohung durch Sonnenwindangriffe, die zu vielen Problemen führte, machte eine sorgfältige Beobachtung und Vorhersage magnetischer Stürme auf unserem Planeten erforderlich. Wetterdienste auf der ganzen Welt sind mit der notwendigen Ausrüstung ausgestattet und signalisieren ständig die Schwankungen des magnetischen Hintergrunds der Erde. Es wurde eine Technologie entwickelt, um zukünftige Schwerpunkte seismischer Aktivitäten zu identifizieren und die Bevölkerung vor drohender Gefahr zu warnen.
Interessante Tatsache: Es gibt eine wissenschaftliche Hypothese über das Auftreten von Wasser auf der Mondoberfläche aufgrund des Einflusses des Sonnenwinds.Die Erkennung der Flüssigkeit gibt Anlass zu Hoffnung und Optimismus in Bezug auf die Aussichten für die zukünftige Entwicklung des nächsten "Nachbarn".
Perspektiven für die Nutzung des Sonnenwinds
Angesichts aller vorhandenen Merkmale eines so einzigartigen kosmischen Phänomens wie des Sonnenwinds wird es sehr interessant, praktische Anwendungen dafür zu finden.
Der Pionier bei der Schaffung des sogenannten „elektrischen Segels“, des „Sonnensegels“ (ein Raumschiff, das sich aufgrund der Energie geladener Teilchen des Sonnenwinds bewegt), war der finnische Wissenschaftler Pekka Jahunen.
Im Frühjahr 2013 wurde der mit diesem Gerät ausgestattete estnische Satellit ESTCube-1 in die Umlaufbahn gebracht. Leider war der Versuch erfolglos, da sich das Segel nicht öffnen konnte.
Es gibt andere verlockende Projekte: die Verwendung von Strömen koronaler Materie zur Informationsübertragung oder die Erzeugung von „Ionostationen“ in den Umlaufbahnen der Planeten zur Erzeugung elektrischer Energie.
Die Zukunft unserer Sonne
Die wissenschaftliche Analyse gibt eine Prognose für 5 Milliarden Jahre der Existenz unserer Leuchte. Es verliert jede Sekunde bis zu 600 Millionen Tonnen Wasserstoff und ist dazu verdammt, zuerst ein roter Riese und dann ein weißer Zwerg zu werden. Unterwegs alle Energiereserven in Form von Wasserstoff und Helium erschöpft. Das Unangenehmste ist, dass die sich ständig ausdehnende Sonne Merkur, Venus und möglicherweise die Erde zum Schmelzen bringt. In jedem Fall wird das Leben auf dem Planeten vollständig verschwinden.
Die Menschheit ist also verpflichtet, über ihre Zukunft nachzudenken und die Umsiedlung in andere Welten außerhalb unseres Sonnensystems zu organisieren. Es ist unvermeidlich. Große Köpfe: Der russische Wissenschaftler Tsiolkovsky, der britische Astrophysiker Stephen Hawking, sprach direkt darüber. Mond, Mars, Ceres, Pluto - die Liste der potenziellen Kolonien erweitert sich. Also: "Lass den Sonnenwind in die Segel der Raumschiffe der Erdbewohner wehen und die Weite des Universums stürmen!"
