Что такое солнечный ветер и как он возникает? Строение солнечной системы Заряженные частицы солнечного ветра

Солнечный ветер

представляет собой постоянное радиальное истечение плазмы солнечной короны (См. Солнечная корона) в межпланетное пространство. Образование С. в. связано с потоком энергии, поступающим в корону из более глубоких слоев Солнца. По-видимому, переносят энергию магнитогидродинамические и слабые ударные волны (см. Плазма , Солнце). Для поддержания С. в. существенно, чтобы энергия, переносимая волнами и теплопроводностью, передавалась и верхним слоям короны. Постоянный нагрев короны, имеющей температуру 1,5-2 млн. градусов, не уравновешивается потерей энергии за счёт излучения, т.к. плотность короны мала. Избыточную энергию уносят частицы С. в.

По существу С. в. - это непрерывно расширяющаяся солнечная корона. Давление нагретого газа вызывает её стационарное гидродинамическое истечение с постепенно нарастающей скоростью. В основании короны (Солнечный ветер 10 тыс. км от поверхности Солнца) частицы имеют радиальную скорость порядка сотен м /сек . на расстоянии несколько радиусов от Солнца она достигает звуковой скорости в плазме 100-150 км /сек , а на расстоянии 1 а. е. (у орбиты Земли) скорость протонов плазмы составляет 300-750 км /сек . Вблизи орбиты Земли температура плазмы С. в., определяемая по тепловой составляющей скоростей частиц (по разности скоростей частиц и средней скорости потока), в периоды спокойного Солнца составляет Солнечный ветер 10 4 К, в активные периоды доходит до 4․10 5 К. С. в. содержит те же частицы, что и солнечная корона, т. е. главным образом протоны и электроны, присутствуют также ядра гелия (от 2 до 20%). В зависимости от состояния солнечной активности поток протонов вблизи орбиты Земли меняется от 5․10 7 до 5․10 8 протонов/(см 2 ․сек ), а их пространственная концентрация - от нескольких частиц до нескольких десятков частиц в 1 см 3 . При помощи межпланетных космических станций установлено, что вплоть до орбиты Юпитера плотность потока частиц С. в. изменяется по закону r –2 , где r - расстояние от Солнца. Энергия, которую уносят в межпланетное пространство частицы С. в. в 1 сек , оценивается в 10 27 -10 29 эрг (энергия электромагнитного излучения Солнца Солнечный ветер4․10 33 эрг /сек ). Солнце теряет с С. в. в течение года массу, равную Солнечный ветер2․10 –14 массы Солнца. С. в. уносит с собой петли силовых линий солнечного магнитного поля (т.к. силовые линии как бы «вморожены» в истекающую плазму солнечной короны; см. Магнитная гидродинамика). Сочетание вращения Солнца с радиальным движением частиц. С. в. придаёт силовым линиям форму спиралей. На уровне орбиты Земли напряжённость магнитного поля С. в. меняется в пределах от 2,5․10 –6 до 4․10 –4 э . Крупномасштабная структура этого поля в плоскости эклиптики имеет вид секторов, в которых поле направлено от Солнца или к нему (рис. 1). В период невысокой активности Солнца (1963-64) наблюдались 4 сектора, сохранявшиеся в течение 1,5 лет. При росте активности структура поля стала более динамичной, увеличилось и число секторов.

Магнитное поле, уносимое С. в., частично «выметает» галактические Космические лучи из околосолнечного пространства, что приводит к изменению их интенсивности на Земле. Изучение вариаций космических лучей позволяет исследовать С. в. на больших расстояниях от Земли и, что особенно важно, вне плоскости эклиптики. О многих свойствах С. в. вдали от Солнца можно будет, по-видимому, узнать также из исследования взаимодействия плазмы С. в. с плазмой комет - своеобразных космических зондов. Размер полости, занятой С. в., точно не известен (аппаратурой космических станций С. в. прослежен пока до орбиты Юпитера). У границ этой полости динамическое давление С. в. должно уравновешиваться давлением межзвёздного газа, галактического магнитного поля и галактических космических лучей. Столкновение сверхзвукового потока солнечной плазмы с геомагнитным полем порождает стационарную ударную волну перед земной магнитосферой (рис. 2). С. в. как бы обтекает магнитосферу, ограничивая её протяжённость в пространстве (см. Земля). Потоком частиц С. в. геомагнитное поле сжато с солнечной стороны (здесь граница магнитосферы проходит на расстоянии Солнечный ветер10 R ⊕ - земных радиусов) и вытянуто в антисолнечном направлении на десятки R ⊕ (т. н. «хвост» магнитосферы). В слое между фронтом волны и магнитосферой квазирегулярного межпланетного магнитного поля уже нет, частицы движутся по сложным траекториям и часть из них может быть захвачена в Радиационные пояса Земли . Изменения интенсивности С. в. являются основной причиной возмущений геомагнитного поля (см. Вариации магнитные), магнитных бурь (См. Магнитные бури), полярных сияний (См. Полярные сияния), нагрева верхней атмосферы Земли, а также ряда биофизических и биохимических явлений (см. Солнечно-земные связи). Солнце не выделяется чем-либо особенным в мире звёзд, поэтому естественно считать, что истечение вещества, подобное С. в., существует и у др. звёзд. Такой «звёздный ветер», более мощный, чем у Солнца, был открыт, например, у горячих звёзд с температурой поверхности Солнечный ветер30-50 тыс. К. Термин «С. в.» был предложен американским физиком Е. Паркером (1958), разработавшим основы гидродинамической теории С. в.

Лит.: Паркер Е., Динамические процессы в межпланетной среде, пер. с англ., М., 1965; Солнечный ветер, пер. с англ., М., 1968; Хундхаузен А., Расширение короны и солнечный ветер, пер. с англ., М., 1976.

М. А. Лившиц, С. Б. Пикельнер.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Солнечный ветер" в других словарях:

Постоянный радиальный поток плазмы солн. короны в межпланетное пр во. Поток энергии, идущий из недр Солнца, нагревает плазму короны до 1,5 2 млн. К. Пост. нагрев не уравновешивается потерей энергии за счёт излучения, т. к. плотность короны мала.… … Физическая энциклопедия

Современная энциклопедия

СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР, устойчивый поток заряженных частиц (главным образом, протонов и электронов), разгоняемый высокой температурой солнечной КОРОНЫ до скоростей, достаточно больших, чтобы частицы преодолели тяготение Солнца. Солнечный ветер отклоняет … Научно-технический энциклопедический словарь

Солнечный ветер - СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР, поток плазмы солнечной короны, заполняющий Солнечную систему до расстояния 100 астрономических единиц от Солнца, где давление межзвездной среды уравновешивает динамическое давление потока. Основной состав протоны, электроны, ядра … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра (протонов и электронов) около 400 км/с, число частиц несколько десятков в 1 см³ … Большой Энциклопедический словарь

- «СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР», СССР, ЭКРАН (ОСТАНКИНО), 1982, цв. Телесериал. Героиня киноромана молодой ученый Надежда Петровская, работающаянад проблемами, находящимися на стыке различных наук.Последняя работа в кино Андрея Попова (39 ролей в кино). В… … Энциклопедия кино

У этого термина существуют и другие значения, см. Солнечный ветер (фильм) … Википедия

Истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра (протонов и электронов) около 400 км/с, число частиц от нескольких единиц до нескольких десятков в 1 см3. * * *… … Энциклопедический словарь

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 . 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 – 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 . Миссия NASA New Horizons обнаружила его, когда путешествовала между и .

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 () 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.

Постоянный радиальный поток плазмы солн. короны в межпланетное пр-во. Поток энергии, идущий из недр Солнца, нагревает плазму короны до 1,5- 2 млн. К. Пост. нагрев не уравновешивается потерей энергии за счёт излучения, т. к. плотность короны мала. Избыточную энергию в значит. степени уносят ч-цы С. в. (=1027-1029 эрг/с). Корона, т. о., не находится в гидростатич. равновесии, она непрерывно расширяется. По составу С. в. не отличается от плазмы короны (С. в. содержит гл. обр. протоны, эл-ны, немного ядер гелия, ионов кислорода, кремния, серы, железа). У основания короны (в 10 тыс. км от фотосферы Солнца) ч-цы имеют радиальную скорость порядка сотен м/с, на расстоянии неск. солн. радиусов она достигает скорости звука в плазме (100 -150 км/с), у орбиты Земли скорость протонов составляет 300-750 км/с, а их пространств. концентрация - от неск. ч-ц до неск. десятков ч-ц в 1 см3. При помощи межпланетных косм. станций установлено, что вплоть до орбиты Сатурна плотность потока ч-ц С. в. убывает по закону (r0/r)2, где r - расстояние от Солнца, r0 - исходный уровень. С. в. уносит с собой петли силовых линий солн. магн. поля, к-рые образуют межпланетное магн. поле. Сочетание радиального движения ч-ц С. в. с вращением Солнца придаёт этим линиям форму спиралей. Крупномасштабная структура магн. поля в окрестностях Солнца имеет вид секторов, в к-рых поле направлено от Солнца или к нему. Размер полости, занятой С. в., точно не известен (радиус её, по-видимому, не меньше 100 а. е.). У границ этой полости динамич. давление С. в. должно уравновешиваться давлением межзвёздного газа, галактич. магн. поля и галактич. косм. лучей. В окрестностях Земли столкновение потока ч-ц С. в. с геомагн. полем порождает стационарную ударную волну перед земной магнитосферой (со стороны Солнца, рис.).

Вз-ствие солнечного ветра с магнитосферой Земли: 1 - силовые линии магн. поля Солнца; 2 - ударная волна; 3 - магнитосфера Земли; 4 - граница магнитосферы; 5 - орбита Земли; 6 - траектория ч-цы солнечного ветра. С. в. как бы обтекает магнитосферу, ограничивая её протяжённость в пр-ве. Изменения интенсивности С. в., связанные со вспышками на Солнце, явл. осн. причиной возмущений геомагн. поля и магнитосферы (магн. бурь). За год Солнце теряет с С. в. =2X10-14 часть своей массы Mсолн. Естественно считать, что истечение в-ва, подобное С. в., существует и у др. звёзд (). Он должен быть особенно интенсивным у массивных звёзд (с массой = неск. дес. Mсолн) и с высокой темп-рой поверхности (= 30-50 тыс. К) и у звёзд с протяжённой атмосферой (красных гигантов), т. к. в первом случае ч-цы сильно развитой звёздной короны обладают достаточно высокой энергией, чтобы преодолеть притяжение звезды, а во втором - низка параболич. скорость (скорость ускользания; (см. КОСМИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ)). Значит. потери массы со звёздным ветром (= 10-6 Мсолн/год и больше) могут существенно влиять на эволюцию звёзд. В свою очередь звёздный ветер создаёт в межзвёздной среде горячего газа - источники рентг. излучения.

Непрерывный поток плазмы солнечного происхождения, распространяющийся приблизительно радиально от Солнца и заполняющий Солнечнуюсистему до гелиоцентрич. расстояний R ~ 100 а. е. С. в. образуется пригазодинамич. расширении солнечной короны (см. Солнце )в межпланетноепространство. При высоких темп-pax, к-рые существуют в солнечной короне(1,5*10 9 К), давление вышележащих слоев не может уравновесить газовое давление веществакороны, и корона расширяется.

Первые свидетельства существования пост. потока плазмы от Солнца полученыЛ. Бирманом (L. Biermann) в 1950-х гг. по анализу сил, действующих на плазменныехвосты комет. В 1957 Ю. Паркер (Е. Parker), анализируя условия равновесиявещества короны, показал, что корона не может находиться в условиях гидростатич. в 1959. Существование пост. истечения плазмы из Солнцабыло доказано в результате многомесячных измерений на амер. космич. аппарате в 1962.

Ср. характеристики С. в. приведены в табл. 1. Потоки С. в. можно разделитьна два класса: медленные - со скоростью 300 км/с и быстрые - со скоростью 600-700 км/с. Быстрые потоки исходятиз областей солнечной короны, где структура магн. поля близка к радиальной. корональными дырами. М едленные потокиС. в. связаны, по-видимому, с областями короны, в к-рых имеется значит, Табл. 1.- Средние характеристики солнечного ветра на орбите Земли

Скорость
Концентрация протонов
Температура протонов
Температура электронов
Напряжённость магнитного поля
Плотность потока питонов....	2,4*10 8 см -2 *c -1
Плотность потока кинетической энергии	0,3 эрг*см -2 *с -1

Табл. 2.- Относительный химический состав солнечного ветра

	Относительное содержание

	Относительное содержание

Помимо осн. составляющих С. в.- протонов и электронов, в его составетакже обнаружены -частицы, Измерения ионизац. темп-ры ионов С. в. позволяют определять электроннуютемп-ру солнечной короны.

В С. в. наблюдаются разл. типы волн: ленгмюровские, вистлеры, ионно-звуковые, Волны в плазме). Частьволн альвеновского типа генерируется на Солнце, часть - возбуждается вмежпланетной среде. Генерация волн сглаживает отклонения ф-ции распределениячастиц от максвелловской и в совокупности с воздействием магн. поля наплазму приводит к тому, что С. в. ведёт себя как сплошная среда. Волныальвеновского типа играют большую роль в ускорении малых составляющих С.

Рис. 1. Массовый спектр солнечного ветра. По горизонтальной оси -отношение массы частицы к её заряду, по вертикальной - число частиц, зарегистрированныхв энергетическом окне прибора за 10 с. Цифры со значком обозначаютзаряд иона.

Поток С. в. является сверхзвуковым по отношению к скоростям тех типовволн, к-рые обеспечивают эфф. передачу энергии в С. в. (альвеновские, звуковыеи магнитозвуковые волны). Альвеновское и звуковое Маха число С. в. 7. При обтекании С. в. препятствий, способных эффективно отклонять его(магн. поля Меркурия, Земли, Юпитера, Сатурна или проводящие ионосферыВенеры и, по-видимому, Марса), образуется отошедшая головная ударная волна. МагнитосфераЗемли, Магнитосферы планет). В случае взаимодействия С. в. с непроводящимтелом (напр., Луна) ударная волна не возникает. Поток плазмы поглощаетсяповерхностью, а за телом образуется полость, постепенно заполняемая плазмойС. в.

На стационарный процесс истечения плазмы короны накладываются нестационарныепроцессы, связанные со вспышками на Солнце. При сильных вспышкахпроисходит выброс вещества из ниж. областей короны в межпланетную среду. Магнитныевариации).

Рис. 2. Распространение межпланетной ударней волны и выброса от солнечнойвспышки. Стрелками показано направление движения плазмы солнечного ветра,

Рис. 3. Типы решений уравнения расширения короны. Скорость и расстояниенормированы на критическую скорость v к и критическое расстояниеR к. Решение 2 соответствует солнечному ветру.

Расширение солнечной короны описывается системой ур-ний сохранения массы, v к)на нек-ром критич. расстоянии R к и последующемурасширению со сверхзвуковой скоростью. Это решение даёт исчезающе малоезначение давления на бесконечности, что позволяет согласовать его с малымдавлением межзвёздной среды. Течение этого типа Ю. Паркер назвал С. в. , где m - масса протона, - показатель адиабаты, - масса Солнца. На рис. 4 показано изменение скорости расширения с гелиоцентрич.

Рис. 4. Профили скорости солнечного ветра для модели изотер> мическойкороны при различных значениях корональной температуры.

С. в. обеспечивает осн. отток тепловой энергии короны, т. к. теплопередачав хромосферу, эл.-магн. излучение короны и электронная теплопроводностьС. в. недостаточны для установления теплового баланса короны. Электроннаятеплопроводность обеспечивает медленное убывание темп-ры С. в. с расстоянием. светимости Солнца.

С. в. уносит с собой в межпланетную среду корональное магн. поле. Вмороженныев плазму силовые линии этого поля образуют межпланетное магн. поле (ММП). Хотя напряжённость ММП невелика и плотность его энергии составляет ок.1% от плотности кинетич. энергии С. в., оно играет большую роль в термодинамикеС. в. и в динамике взаимодействий С. в. с телами Солнечной системы, а такжепотоков С. в. между собой. Комбинация расширения С. в. с вращением Солнцаприводит к тому, что магн. силовые линии, вмороженные в С. в., имеют форму, B R иазимутальная компоненты магн. поля по-разному изменяются с расстоянием вблизи плоскостиэклиптики:

где - угл. скорость вращения Солнца, и - радиальная компонента скоростиС. в., индекс 0 соответствует исходному уровню. На расстоянии орбиты Землиугол между направлением магн. поля и R порядка 45°. При больших Л магн.

Рис. 5. Форма силовой линии межпланетного магнитного поля. - угловая скорость вращения Солнца, и - радиальная компонента скоростиплазмы, R - гелиоцентрическое расстояние.

С. в., возникающий над областями Солнца с разл. ориентацией магн. поля, скорость, темп-pa, концентрация частиц и др.) также в ср. закономерноизменяются в сечении каждого сектора, что связано с существованием внутрисектора быстрого потока С. в. Границы секторов обычно располагаются внутримедленного потока С. в. Чаще всего наблюдаются 2 или 4 сектора, вращающихсявместе с Солнцем. Эта структура, образующаяся при вытягивании С. в. крупномасштабногомагн. поля короны, может наблюдаться в течение неск. оборотов Солнца. Секторнаяструктура ММП - следствие существования токового слоя (ТС) в межпланетнойсреде, к-рый вращается вместе с Солнцем. ТС создаёт скачок магн. поля -радиальные компоненты ММП имеют разные знаки по разные стороны ТС. ЭтотТС, предсказанный X. Альвеном (Н. Alfven), проходит через те участки солнечнойкороны, к-рые связаны с активными областями на Солнце, и разделяет указанныеобласти с разл. знаками радиальной компоненты солнечного магн. поля. ТС располагается приблизительно в плоскости солнечного экватора и имеет складчатуюструктуру. Вращение Солнца приводит к закручиванию складок ТС в спирали(рис. 6). Находясь вблизи плоскости эклиптики, наблюдатель оказываетсято выше, то ниже ТС, благодаря чему попадает в секторы с разными знакамирадиальной компоненты ММП.

Вблизи Солнца в С. в. существуют долготные и широтные градиенты скорости, бесстолкновителъныхударных волн (рис. 7). Сначала образуется ударная волна, распространяющаясявперёд от границы секторов (прямая ударная волна), а затем образуется обратнаяударная волна, распространяющаяся к Солнцу.

Рис. 6. Форма гелио-сферного токового слоя. Пересечение его с плоскостьюэклиптики (наклонённой к экватору Солнца под углом ~ 7°) даёт наблюдаемую секторную структуру межпланетного магнитного поля.

Рис. 7. Структура сектора межпланетного магнитного поля. Короткиестрелки показывают направление течения плазмы солнечного ветра, линии сострелками - силовые линии магнитного поля, штрихпунктир - границы сектора(пересечение плоскости рисунка с токовым слоем).

Т. к. скорость ударной волны меньше скорости С. в., плазма увлекаетобратную ударную волну в направлении от Солнца. Ударные волны вблизи границсекторов образуются на расстояниях ~1 а. е. и прослеживаются до расстоянийв неск. а. е. Эти ударные волны, так же как и межпланетные ударные волныот вспышек на Солнце и околопланетные ударные волны, ускоряют частицы иявляются, т. о., источником энергичных частиц.

С. в. простирается до расстояний ~100 а. е., где давление межзвёзднойсреды уравновешивает динамич. давление С. в. Полость, заметаемая С. в. Межпланетная среда). РасширяющийсяС. в. вместе с вмороженным в него магн. полем препятствует проникновениюв Солнечную систему галактич. космич. лучей малых энергий и приводит квариациям космич. лучей больших энергий. Явление, аналогичное С. в., обнаруженои у нек-рых др. звёзд (см. Звёздный ветер).

Атмосфера Солнца на 90% состоит из водорода. Самая удаленная от поверхности ее часть называется короной Солнца, она отчетливо видна при полных солнечных затмениях. Температура короны достигает 1,5-2 млн. К, и газ короны полностью ионизирован. При такой температуре плазмы тепловая скорость протонов порядка 100 км/с, а электронов - несколько тысяч километров в секунду. Для преодоления солнечного притяжения достаточна начальная скорость 618 км/с, вторая космическая скорость Солнца. Поэтому постоянно происходит утечка плазмы из солнечной короны в космос. Этот поток протонов и электронов и называется солнечным ветром.

Преодолев притяжение Солнца, частицы солнечного ветра летят по прямым траекториям. Скорость каждой частицы с удалением почти не меняется, но бывает она разной. Эта скорость зависит главным образом от состояния солнечной поверхности, от «погоды» на Солнце. В среднем она равна v ≈ 470 км/с. Расстояние до Земли солнечный ветер проходит за 3-4 суток. При этом плотность частиц в нем убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до Солнца. На расстоянии, равном радиусу земной орбиты, в 1 см 3 в среднем находится 4 протона и 4 электрона.

Солнечный ветер уменьшает массу нашей звезды - Солнца - на 10 9 кг в секунду. Хотя это число по земным масштабам и кажется большим, реально оно мало: убыль солнечной массы может быть замечена только за времена, в тысячи раз превышающие современный возраст Солнца, который равен приблизительно 5 млрд. лет.

Интересно и непривычно взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем. Известно, что заряженные частицы обычно движутся в магнитном поле Н по окружности или по винтовым линиям. Это верно, однако, только когда магнитное поле достаточно сильное. Точнее говоря, для движения заряженных частиц по окружности нужно, чтобы плотность энергии магнитного поля H 2 /8π была больше, чем плотность кинетической энергии движущейся плазмы ρv 2 /2. В солнечном ветре ситуация обратная: магнитное поле слабое. Поэтому заряженные частицы движутся по прямым, а магнитное поле при этом не постоянно, оно перемещается вместе с потоком частиц, как бы уносится этим потоком на периферию Солнечной системы. Направление магнитного поля во всем межпланетном пространстве остается таким, каким оно было на поверхности Солнца в момент выхода плазмы солнечного ветра.

Магнитное поле при обходе вдоль экватора Солнца, как правило, меняет свое направление 4 раза. Солнце вращается: точки на экваторе совершают оборот за Т = 27 суток. Поэтому межпланетное магнитное поле направлено по спиралям (см. рис.), а вся картина этого рисунка вращается вслед за вращением солнечной поверхности. Угол поворота Солнца меняется, как φ = 2π/Т. Расстояние от Солнца увеличивается со скоростью солнечного ветра: г = vt. Отсюда уравнение спиралей на рис. имеет вид: φ = 2πr/vT. На расстоянии земной орбиты (r = 1,5 10 11 м) угол наклона магнитного поля к радиусу-вектору составляет, как легко проверить, 50°. В среднем такой угол и измеряется космическими кораблями, но не совсем близко от Земли. Вблизи же планет магнитное поле устроено иначе (см. Магнитосфера).

Поскольку вспышки и другие процессы, связанные с выделением энергий, происходят на поверхности Солнца постоянно, астрономы пришли к выводу, что наше светило окружено облаком заряженных частиц высоких энергий, которые разлетаются во всех направлениях. Это солнечный ветер.

Солнечный ветер постоянно «обдувает» верхние слои земной атмосферы со скоростью около 400 км/сек. Он состоит из полностью ионизованных атомов водорода; в каждом кубическом сантиметре солнечного ветра в среднем содержится около 5 протонов и столько же – электронов. Естественно, что заряженные частицы солнечного ветра, приближаясь к Земле, вступают во взаимодействие с ее магнитным полем. Окружающее Землю пространство, в котором магнитное поле проявляется, астрономы и геофизики называют магнитосферой. Ось магнитосферы наклонена к оси вращения Земли на 11,5°. Магнитосфера улавливает поступающие из космических глубин электрически заряженные частицы. Пойманные они движутся по спиралям вдоль магнитных линий, образуя вокруг земного шара так называемые радиационные пояса – внешний и внутренний. Внутренний радиационный пояс расположен на высотах, не превышающих 12 тыс. км; внешний простирается примерно до 57 тыс. км.

При своем приближении к Земле солнечный ветер давит на магнитосферу, сжимая ее обращенную к Солнцу область и растягивая противоположную область в гигантский хвост, превышающий орбиту Луны.

Когда Солнце спокойно, то есть на нем мало пятен и вспышек, солнечный ветер, сталкиваясь с наветренной стороной магнитосферы, сжимает ее до размеров около восьми земных радиусов (радиус Земли равен 6371 км). В такие периоды магнитосфера и толща атмосферы защищают нас от непосредственного воздействия солнечного ветра. Лишь в областях высоких географических широт (то есть вблизи Северного и Южного полюсов, за полярным кругом) частицы солнечного ветра имеют возможность проникать в верхние слои земной атмосферы. При этом они вызывают ее ионизацию, проявляющуюся в виде полярных сияний – свечения верхних, очень разреженных атмосферных слоев, происходящих на высоте обычно от 80 до 1000 км. Полярные сияния не без основания считаются одним из самых красивых, самых красочных световых явлений в природе.

Но совсем иная картина возникает в периоды максимума солнечной активности, когда солнечный ветер резко усиливается. Энергия частиц, возникающих при солнечных вспышках, столь велика (нередко она превышает 15 000 ГэВ), что солнечный ветер достигает «ураганной» силы и скоростей свыше 1500 км/сек. Приблизившись к Земле, он часто прорывается сквозь магнитосферу, преодолевает радиационные пояса и буквально обрушивается на нашу планету, испуская излучение и горячие ионизованные газы, которые бомбардируют Землю и обнаруживаются даже у экватора! Но особенно обильно частицы солнечного ветра бомбардируют полярные области Земли, усиливая полярные сияния и так искажая магнитное поле, что стрелки компасов буквально «сходят с ума». Возникает так называемая магнитная буря.

Однако с практической точки зрения в наши дни гораздо важнее тот факт, что солнечные вспышки изменяют свойства области верхней атмосферы, в которой при обычных условиях велика концентрация электрических зарядов в форме ионов (эта область называется ионосферой). Магнитная буря порождает бурю ионосферную – плотность ионизованных частиц в ионосфере беспорядочно изменяется, что приводит к нарушению работы радиоаппаратуры и вообще всех приборов, как-то связанных с использованием ионосферы.