Что такое солнечный ветер?

Плазменная феерия

Водород и гелий — два основных компонента солнечного ветра. Неслучайно эти два элемента составляют около 98 процентов химического состава Солнца. Чрезвычайно высокие температуры, характерные для этой звезды, приводят к расщеплению большого количества атомов водорода и гелия, а также атомов других элементов, таких как кислород.
Под воздействием сильного тепла электроны начинают отдаляться от атомных ядер, вокруг которых они когда-то вращались. Это приводит к образованию плазмы — фазы вещества, представляющей собой смесь свободно перемещающихся электронов и ядер, которые они оставили позади. И те, и другие несут заряды: перемещающиеся электроны имеют отрицательный заряд, а оставшиеся ядра — положительный.
Солнечный ветер состоит из плазмы — как и корона.
Корона, представляющая собой слабый слой солнечной атмосферы, начинается примерно в 2 100 километрах над поверхностью Солнца и уходит далеко в космос. Даже по солнечным меркам она невероятно горячая. Температура внутри короны может значительно превышать 1,1 миллиона градусов Цельсия (2 миллиона градусов по Фаренгейту), что делает этот слой в сотни раз горячее, чем сама поверхность Солнца под ним.
Примерно в 32 миллионах километров от поверхности части короны переходят в солнечный ветер. Здесь магнитное поле Солнца ослабевает, сковывая быстро движущиеся субатомные частицы, составляющие корону.
В результате частицы начинают менять свое поведение. Внутри короны электроны и ядра движутся относительно упорядоченно. Но те, кто проходит эту переходную точку, ведут себя более хаотично, подобно снежным хлопьям во время зимней бури.
После выхода из короны частицы улетают в космос в виде солнечного ветра.

Отправные точки

Отдельные потоки солнечного ветра движутся с разной скоростью.
Медленные потоки преодолевают расстояние примерно от 186 до 310 миль (от 300 до 500 километров) в секунду.
Их более быстрые аналоги превосходят эти показатели, пролетая со скоростью от 373 до 497 миль (от 600 до 800 километров) в секунду.
Самые сильные ветры вырываются из корональных дыр — временных скоплений холодной плазмы низкой плотности, которые появляются в короне. Они служат отличными каналами для частиц солнечного ветра, поскольку через эти дыры проходят открытые линии магнитного поля.
По сути, открытые линии — это магистрали, по которым заряженные частицы вылетают из короны в небеса. (Не путайте их с замкнутыми линиями магнитного поля — петлеобразными каналами, по которым плазма вырывается из поверхности Солнца, а затем снова падает на неё).
О механизме образования медленных солнечных ветров известно меньше. Однако, место их возникновения в любой момент времени, по-видимому, зависит от количества солнечных пятен. Когда пятен мало, астрономы наблюдают медленные ветры, идущие из экваториальной области Солнца, и быстрые, распространяющиеся от полюсов. Но когда солнечные пятна становятся более распространенными, два типа солнечного ветра оказываются в непосредственной близости друг от друга по всей светящейся сфере.

Добро пожаловать в гелиосферу!

Независимо от того, насколько быстро движется порыв солнечного ветра, прощаясь с короной, в конечном итоге он замедлится. Солнечные ветры покидают Солнце во всех направлениях. Благодаря этому они поддерживают капсулу пространства, в которой находятся Солнце, Луна и все остальные небесные тела нашей Солнечной системы.
Это то, что ученые называют гелиосферой.

Казалось бы, пустые пространства между звёздами в нашей галактике на самом деле заполнены межзвёздной средой (МЗС), представляющей собой смесь водорода, гелия и удивительно мелких частиц пыли. По сути, гелиосфера — это гигантская полость, окружённая этим веществом.
Подобно гигантской луковице, гелиосфера представляет собой слоистую структуру. Ударная волна — это буферная зона, расположенная далеко за Плутоном и поясом Койпера, где скорость солнечного ветра резко снижается. За этой точкой находится внешняя граница гелиосферы, место, где межзвездная среда и солнечный ветер становятся примерно равными по силе.

Полярные сияния, спутники и геология Луны

Если говорить о более близких нам явлениях, то частицы солнечного ветра ответственны за северное и южное полярные сияния.
Земля обладает магнитным полем, два полюса которого расположены над Арктической и Антарктической областями. Когда солнечный ветер соприкасается с этим полем, его заряженные частицы выталкиваются в сторону этих двух регионов. Атомы в нашей атмосфере получают энергию после контакта с ветром. Эта энергия запускает завораживающие световые шоу.

Хотя на других планетах, таких как Венера и Сатурн, также наблюдаются полярные сияния, на Луне Земли их нет. И все же солнечный ветер может объяснить существование «лунных вихрей» — участков нашей Луны, которые, как правило, темнее или светлее по цвету, чем окружающая местность.
Их происхождение остается загадкой, но данные, собранные в ходе космической миссии НАСА, позволяют предположить, что эти обесцвеченные пятна — по сути, гигантские следы от солнечных ожогов.
Часть лунной поверхности защищена от солнечного ветра небольшими изолированными магнитными полями. Но другие участки остаются открытыми.
Поэтому теоретически, когда ветер достигает этих мест, он может запускать химические реакции, изменяющие оттенки некоторых пород.
Искусственные устройства также уязвимы для движущейся плазмы. Известны случаи выхода из строя электрических компонентов искусственных спутников после бомбардировки заряженными субатомными частицами солнечного происхождения.