Che cos'è un vento solare?
Ogni momento, il Sole irradia nello spazio un flusso di particelle ionizzate emesse dallo strato esterno (la corona solare) a una velocità straordinaria che raggiunge i 1200 km / s. I suoi infiniti "vortici" circondano la Terra, permeano lo spazio del sistema solare e vanno persino oltre i suoi limiti. Tutte le stelle possono emetterlo, e in questo caso si chiama vento stellare. Il flusso di particelle del Sole può anche essere chiamato il vento stellare del Sole e non ci sarà alcun errore in questo.
La storia del concetto
L'idea scientifica di una persona sul mondo è in costante evoluzione. Il processo di negazione dei dogmi e dei concetti precedenti rende possibile dare uno sguardo nuovo alla realtà esistente.
Per molto tempo, la scienza ha considerato la corona statica di qualsiasi stella. Cioè, la forza di gravità, per così dire, ha bilanciato la forza di pressione delle esplosioni nucleari e termonucleari e non ha permesso ai flussi di materia rovente di essere rilasciati da sé nello spazio circostante.
A suo tempo il geofisico e astronomo inglese Sidney Chapman creò e sviluppò la teoria della stabilità dell'atmosfera solare. La sua ipotesi divise la comunità astrofisica. Tutto ciò continuerebbe fino ai nostri tempi. Tuttavia, è stato trovato un uomo che ha smentito risolutamente e irrevocabilmente le opinioni del famoso scienziato.
Si chiama Eugene Newman Parker. L'astrofisico americano ha inferto un duro colpo al concetto del suo collega inglese. Con i suoi sviluppi pionieristici, è stato in grado di dimostrare l'irreversibilità del deflusso della materia dalla corona. Inoltre, è emerso un fatto molto curioso: mentre ti allontani dal Sole, la velocità del vento solare aumenta significativamente, raggiungendo valori supersonici, quindi diminuisce e diventa stabile. A proposito, i confini della sua distribuzione non sono stati ancora determinati e stanno aspettando i loro scopritori.
Le misurazioni effettuate sul primo veicolo spaziale interplanetario hanno confermato le conclusioni corrette di Y. Parker. Poco dopo, gli astronomi hanno scoperto venti stellari simili nella vastità di un numero di galassie.
Come appare il vento solare?
Il motivo della comparsa di un flusso costituito da una miscela di particelle caricate positivamente e negativamente è il plasma costantemente formato all'interno del Sole. Sorge a seguito di reazioni di fusione che si verificano all'infinito, riscaldando il centro della stella a diverse decine di milioni di gradi Celsius. Il gas ionizzato così riscaldato fuoriesce rapidamente dal "volume limitato" condizionato, volando ben oltre i confini del nostro sistema stellare.
Fatto interessante: i limiti di questo volume sono dovuti a gigantesche forze di gravità, "come se ostruissero le esplosioni di molte bombe all'idrogeno di un volume illimitato", derivanti dalle enormi dimensioni del nostro luminare. Ed è 109 volte più grande della Terra. Il risultato del processo è il riscaldamento della corona del sole a un milione di gradi Celsius, a causa di una serie di microesplosioni del plasma della "libertà sfuggita".
Nel settembre 2016, gli scienziati americani che hanno utilizzato per la prima volta gli osservatori NASA STEREO sono riusciti a rilevare il processo di insorgenza del vento solare. Secondo la loro affermazione, ciò che sta accadendo è identico al rilascio di acqua: prima il flusso va in un flusso, quindi si divide in particelle separate, che diventano sempre più piccole fino a formare una "nuvola" gassosa.
Studio del fenomeno
Sette anni prima di Yu. Parker, l'astronomo della Germania occidentale Ludwig Birman, studiando la struttura delle code delle comete, ha suggerito l'esistenza di radiazioni corpuscolari dal Sole, ora chiamato vento solare. Un flusso di particelle cariche, che attraversa i fori coronali (regioni sulla superficie della nostra stella non coperte da un campo magnetico), si precipita nello spazio aperto.
La prima misurazione dei parametri tecnici del vento solare è stata effettuata presso la stazione automatica interplanetaria sovietica Luna-2 nel 1959.
Tre anni dopo, il satellite americano "Mariner-2" ha condotto mesi di ricerche su un fenomeno spaziale unico. Ulteriori studi sono stati proseguiti dalla stazione internazionale SOHO e da una serie di programmi di gestione nazionali - NASA, USA. L'attività scientifica sullo studio del vento solare ha ampliato i suoi orizzonti dalla superficie del Sole fino al limite del sistema stellare.
Velocità del vento solare
Di grande interesse scientifico e pratico è la misurazione, così come lo studio delle leggi del moto del flusso del plasma di idrogeno, che costituisce la base del vento solare.
Originariamente particelle ionizzate di elio, idrogeno, ferro, silicio, zolfo e una serie di altri elementi chimici si muovono ad una velocità di 300-450 km / s.
Fatto interessante: durante le eruzioni solari o espulsioni di massa coronale, la velocità del flusso aumenta fino a 1200 km / s! Il vento solare si trasforma in un "uragano solare", provocando tutta una serie di fenomeni naturali e fisici unici.
In futuro, la velocità del vento solare del flusso aumenta, raggiungendo 400 - 800 km / s vicino alla Terra (qui finisce la sua accelerazione). 1.500.000 km / h (420 km / s) nella regione di Marte. A una distanza massima di 10 miliardi di km dalla sorgente di radiazioni, la velocità di movimento delle particelle cariche solari è di circa - 1.000.000 km / h (280 km / s). Inoltre, sotto l'influenza del mezzo interstellare, si indebolisce.
La dinamica del vento solare è influenzata da due fattori: le forze attrattive del sole e la pressione all'interno del flusso. I calcoli, supportati da ricerche pratiche (voli dell'American Voyager - 1, - 2 "e" Pioneer - 10, - 11 ") hanno mostrato la costanza della velocità del deflusso di particelle caricate in modo opposto già al di fuori dell'orbita del nostro pianeta.
Tipi di vento solare
La natura del flusso ionizzato del sole è ordinata ed è divisa in due tipi:
- calma (lenta o veloce);
- oltraggiato.
Calma - Lenta
Il vento solare lento si verifica nelle viscere dell'equatore del nostro luminare, durante i periodi di espansione termica dei gas ionizzati. Il processo dinamico accelera il plasma coronale a velocità supersoniche di circa 400 km / s. Nella sua struttura, un flusso lento è più denso e più largo di uno veloce.
Calma - Veloce
I fori coronali sono la culla del vento solare veloce. I flussi di questo vento possono scadere per mesi, "attaccando" la Terra con una periodicità di rotazione del Sole della durata di 27 giorni.
Indignato
La causa dei flussi perturbati è: la manifestazione dell'espulsione coronale stessa, così come la comparsa di siti di compressione nello spazio interplanetario prima delle imminenti espulsioni di massa coronale o del rapido vento solare.
Onda d'urto interplanetaria
La comparsa di un'onda d'urto cosmica è preceduta da: "Attacco" di un veloce vento solare su un "fratello lento", Collisione di un flusso carico di particelle coronali con la magnetosfera terrestre, esplosione di una supernova, collisione di galassie.
Fatto interessante: un mese e mezzo fa è apparso un messaggio secondo cui la NASA era in grado di misurare la forza dell'onda d'urto del vento solare. Posizionamento sequenziale nello spazio 4 appositamente attrezzato, dotato dell'attrezzatura necessaria, satelliti multiscala; I ricercatori americani hanno letteralmente "colto" un momento di successo scientifico. E doppio: come risultato dell'esperimento, sono stati ottenuti dati della massima precisione sulla natura e sui parametri del movimento delle particelle solari.
Un'onda d'urto è una regione di collisione di un mezzo in rapido movimento (gas) con qualche tipo di ostacolo (ad esempio: il vento solare con la magnetosfera terrestre), che genera un "fronte" di un brusco cambiamento nei parametri fisici del flusso in entrata (pressione, densità, temperatura, livello di carica delle particelle e una serie di altri indicatori).
Propagazione del vento solare nello spazio
Allontanandosi più lontano dal suo "progenitore" - il Sole, il vento si indebolisce e attraversa diverse aree di confine. Il primo viene rimosso dalla stella a una distanza di 95 UA (AU - un'unità astronomica pari alla distanza media dalla Terra al Sole e pari a 149 598 100 ± 750 km).Il cosiddetto "confine dell'onda d'urto". È su di lei frenata del vento solare da velocità supersoniche.
Avendo volato per altri 40 UA, il flusso di particelle ionizzate sotto l'influenza della materia interstellare è completamente inibito. Il limite dell'inibizione determinato dai processi astrofisici è chiamato eliopausa. La regione spaziale delimitata dall'eliopausa è chiamata eliosfera. Le sue dimensioni non sono le stesse:
- 73 a.u. dal lato sud;
- 85 a.u. dal lato nord.
Dati astrofisici sono stati ottenuti grazie al lancio di 2 veicoli spaziali americani della serie Voyager, progettati per studiare i confini del sistema solare. Più di recente, Voyager 2 ha confermato i dati di Voyager 1.
Vento solare e terra
I flussi in costante evoluzione del vento solare potrebbero facilmente distruggere tutta la vita sulla superficie della Terra. Per proteggersi da tale "arma formidabile" esiste uno "scudo affidabile" sotto forma di magnetosfera. La parità di questo confronto è abbastanza variabile e spesso causa tempeste geomagnetiche. Non sorprende che, nel 1990, il termine "spazio meteorologico", che riflette principalmente lo stato attuale del campo magnetico terrestre, sia diventato rilevante.
Il creatore della scienza dell'eliobiologia, studiando l'effetto del nostro luminare sulle funzioni vitali degli organismi terrestri, era lo scienziato sovietico A. L. Chizhevsky. Grazie a lui e ad alcuni altri ricercatori, è stato possibile chiarire i modelli dell'effetto delle differenze nell'attività solare sul corpo umano, aumentare e diminuire la resa delle piante coltivate e moltiplicare e ridurre le popolazioni di uccelli, pesci e animali.
La ciclicità dei periodi di impatto del Sole sulla Terra è stata scoperta e studiata. Rapporti regolari sul livello di attività dello sfondo geomagnetico sono diventati all'ordine del giorno. Le persone che soffrono di malattie croniche hanno le informazioni necessarie per assumere i farmaci giusti in modo tempestivo. Anche la moderna produzione agricola e di bestiame è "armata" di conoscenza per condurre le sue attività in modo ottimale.
Fatto interessante: secondo le osservazioni di N. S. Shcherbinsky, la frequenza dell'arrivo delle locuste nei campi coincide con il ritmo del Sole di 11 anni.
La scienza va avanti e chiama i giovani. Oggi, ognuno di loro può ricevere la specialità di un eliobiologo, dopo essersi diplomato presso un istituto di istruzione superiore specializzato.
Fenomeni naturali causati dal vento solare
Il vento solare, che vola intorno alla Terra, provoca molti fenomeni naturali. Tra questi: tempeste magnetiche, aurore, fasce di radiazione del pianeta. Non molto tempo fa, è stato rivelato un modello nell'aumento del numero di fulmini da un aumento del flusso di particelle ionizzate della nostra stella.
Esistono numerosi fenomeni geofisici generati dal vento solare. In un certo numero di punti, aumenterà l'uscita del radon gassoso dalla superficie terrestre, il che può portare ad un aumento della radioattività nell'atmosfera. Esiste una correlazione tra l'attività solare e un aumento del numero di terremoti. Una tempesta magnetica modifica significativamente il campo elettrico sulla superficie terrestre e porta a salti di pressione atmosferica.
Rischio del vento solare
Le potenti emissioni dalla superficie del luminare interrompono le comunicazioni radio, interferiscono con il funzionamento dei computer, causano malfunzionamenti nelle reti di ingegneria e generano correnti elettriche "dannose" nelle strutture e nei dispositivi metallici.
Le minacce di attacchi di vento solare, che hanno causato molti problemi, hanno creato la necessità di un'attenta osservazione e previsione delle tempeste magnetiche sul nostro pianeta. I servizi meteorologici di tutto il mondo sono dotati delle attrezzature necessarie e segnalano costantemente le fluttuazioni dello sfondo magnetico terrestre. È stata sviluppata una tecnologia per identificare i futuri focolai di attività sismica e avvertire la popolazione di un pericolo imminente.
Fatto interessante: Esiste un'ipotesi scientifica sulla presenza di acqua sulla superficie lunare a causa dell'influenza del vento solare.Il rilevamento del liquido dà origine a speranza e ottimismo nelle prospettive per lo sviluppo futuro del "vicino" spaziale più vicino.
Prospettive per l'utilizzo del vento solare
Alla luce di tutte le caratteristiche esistenti di un fenomeno cosmico così unico come il vento solare, diventa molto interessante trovarne un'applicazione pratica.
Il pioniere della creazione della cosiddetta "vela elettrica", "vela solare" (un veicolo spaziale che si muove a causa dell'energia delle particelle cariche del vento solare) è stato lo scienziato finlandese - Pekka Jahunen.
Nella primavera del 2013, il satellite estone ESTCube-1 dotato di questo dispositivo è stato lanciato in orbita. Sfortunatamente, il tentativo non ebbe successo, poiché la vela non poté aprirsi.
Esistono altri progetti allettanti: l'uso di flussi di materia coronale per trasmettere informazioni o la creazione di "ionostazioni" nelle orbite dei pianeti per generare energia elettrica.
Il futuro del nostro sole
L'analisi scientifica fornisce una previsione per 5 miliardi di anni dell'esistenza del nostro luminare. Perdendo ogni secondo fino a 600 milioni di tonnellate di idrogeno, è destinato a diventare prima un gigante rosso e poi un nano bianco. Lungo la strada, avendo esaurito tutte le sue riserve di energia sotto forma di idrogeno ed elio. La cosa più spiacevole è che il Sole in costante espansione scioglierà Mercurio, Venere e forse la Terra. In ogni caso, la vita sul pianeta scomparirà completamente.
Quindi, l'umanità è obbligata a pensare al suo futuro e organizzare il reinsediamento in altri mondi al di fuori del nostro sistema solare. È inevitabile Grandi menti: lo scienziato russo Tsiolkovsky, l'astrofisico britannico Stephen Hawking, ne ha parlato direttamente. Luna, Marte, Cerere, Plutone - l'elenco delle potenziali colonie si sta espandendo. Quindi: "Lascia che il vento solare soffi sulle vele delle astronavi dei terrestri, prendendo d'assalto la vastità dell'universo!"