Gió mặt trời là gì?
Mỗi khoảnh khắc, Mặt trời tỏa vào không gian một luồng các hạt ion hóa phát ra từ lớp ngoài (corona mặt trời) với tốc độ cực lớn đạt tới 1200 km / s. Những "cơn lốc" bất tận của nó bao quanh Trái đất, thấm vào không gian của hệ mặt trời và thậm chí vượt xa nó. Tất cả các ngôi sao có thể phát ra nó, và trong trường hợp này nó được gọi là gió sao. Dòng chảy của các hạt của Mặt trời cũng có thể được gọi là gió sao của Mặt trời và sẽ không có lỗi trong điều này.
Lịch sử của khái niệm
Ý tưởng khoa học của con người về thế giới liên tục trải qua những thay đổi. Quá trình từ chối các giáo điều và khái niệm trước đây làm cho nó có thể có một cái nhìn mới mẻ về thực tế hiện có.
Trong một thời gian dài, khoa học coi vương miện tĩnh của bất kỳ ngôi sao nào. Đó là, lực hấp dẫn dường như cân bằng lực áp lực của vụ nổ hạt nhân và nhiệt hạch, và không cho phép các dòng vật chất nóng đỏ được giải phóng từ chính nó vào không gian xung quanh.
Nhà địa vật lý và nhà thiên văn học người Anh Sidney Chapman trong thời gian của ông đã tạo ra và phát triển lý thuyết về sự ổn định của khí quyển mặt trời. Giả thuyết của ông đã chia rẽ cộng đồng vật lý thiên văn. Tất cả điều này sẽ tiếp tục đến thời gian của chúng tôi. Tuy nhiên, một người đàn ông đã được tìm thấy, người kiên quyết và không thể bác bỏ quan điểm của nhà khoa học nổi tiếng.
Tên anh ấy là Eugene Newman Parker. Nhà vật lý thiên văn người Mỹ đã giáng một đòn mạnh vào khái niệm đồng nghiệp người Anh của mình. Với sự phát triển tiên phong của mình, anh ta đã có thể chứng minh tính không thể đảo ngược của dòng chảy vật chất từ vương miện. Hơn nữa, một sự thật rất tò mò đã xuất hiện: khi bạn rời khỏi Mặt trời, tốc độ của gió mặt trời tăng đáng kể, đạt đến các giá trị siêu âm, sau đó giảm dần và trở nên ổn định. Nhân tiện, ranh giới phân phối của nó vẫn chưa được xác định và đang chờ đợi những người khám phá của họ.
Các phép đo được thực hiện trên tàu vũ trụ liên hành tinh đầu tiên đã xác nhận kết luận chính xác của Y. Parker. Một lát sau, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra những cơn gió sao tương tự trong sự bao la của một số thiên hà.
Gió mặt trời xuất hiện như thế nào?
Lý do cho sự xuất hiện của một dòng gồm hỗn hợp các hạt tích điện dương và âm là plasma liên tục hình thành bên trong Mặt trời. Nó phát sinh là kết quả của các phản ứng nhiệt hạch xảy ra vô tận, làm nóng trung tâm của ngôi sao tới vài chục triệu độ C. Khí ion hóa được đốt nóng theo cách này nhanh chóng thoát ra khỏi "khối lượng giới hạn" có điều kiện, bay xa khỏi ranh giới của hệ sao của chúng ta.
Sự thật thú vị: giới hạn của khối lượng này là do lực hấp dẫn khổng lồ, "như thể làm tắc nghẽn vụ nổ của nhiều quả bom hydro có thể tích không giới hạn", phát sinh từ kích thước khổng lồ của ánh sáng của chúng ta. Và nó lớn hơn Trái đất 109 lần. Kết quả của quá trình này là sự nóng lên của corona của mặt trời tới một triệu độ C, do một loạt các tế bào vi mô của plasma thoát ra tự do plasma plasma.
Vào tháng 9 năm 2016, lần đầu tiên các nhà khoa học Mỹ sử dụng đài quan sát STEREO của NASA đã phát hiện ra quá trình xảy ra gió mặt trời. Theo tuyên bố của họ, những gì đang xảy ra giống hệt như sự giải phóng của nước: đầu tiên dòng chảy thành một dòng, sau đó nó vỡ thành các hạt riêng biệt, trở nên nhỏ hơn và nhỏ hơn cho đến khi hình thành đám mây khí.
Nghiên cứu hiện tượng
Bảy năm trước Yu. Parker, nhà thiên văn học người Đức Ludwig Birman, nghiên cứu cấu trúc của đuôi sao chổi, đã đề xuất sự tồn tại của bức xạ cơ thể từ Mặt trời, bây giờ được gọi là gió mặt trời. Một dòng các hạt tích điện, phá vỡ các lỗ vành (khu vực trên bề mặt ngôi sao của chúng ta không bị từ trường bao phủ), lao vào không gian mở.
Lần đầu tiên, các thông số kỹ thuật của gió mặt trời được đo tại trạm tự động liên hành tinh Liên Xô Luna-2 vào năm 1959.
Ba năm sau, vệ tinh của người Mỹ Mar Mariner-2iến đã thực hiện nhiều tháng nghiên cứu về một hiện tượng không gian độc đáo. Các nghiên cứu sâu hơn được tiếp tục bởi nhà ga quốc tế SOHO và một số chương trình quản lý quốc gia - NASA, Hoa Kỳ. Hoạt động khoa học về nghiên cứu gió mặt trời đã mở rộng tầm nhìn từ bề mặt của Mặt trời đến tận rìa của hệ sao.
Tốc độ gió mặt trời
Mối quan tâm lớn về mặt khoa học và thực tiễn là đo lường, cũng như nghiên cứu các quy luật chuyển động của dòng chảy của plasma hydro, tạo thành nền tảng của gió mặt trời.
Ban đầu các hạt ion hóa của heli, hydro, sắt, silic, lưu huỳnh và một số nguyên tố hóa học khác di chuyển với tốc độ 300-450 km / s.
Sự thật thú vị: trong quá trình đốt cháy năng lượng mặt trời hoặc phóng xạ khối vành, tốc độ của dòng chảy tăng lên, lên tới 1200 km / s! Gió mặt trời biến thành một "cơn bão mặt trời", gây ra một loạt các hiện tượng tự nhiên và vật lý độc đáo.
Trong tương lai, tốc độ gió mặt trời của dòng suối tăng lên, đạt tới 400 - 800 km / s gần Trái đất (đây là nơi kết thúc gia tốc của nó). 1.500.000 km / h (420 km / s) ở khu vực sao Hỏa. Ở khoảng cách lên tới 10 tỷ km từ nguồn phóng xạ, tốc độ di chuyển của các hạt tích điện mặt trời xấp xỉ - 1.000.000 km / h (280 km / s). Hơn nữa, dưới ảnh hưởng của môi trường liên sao, nó suy yếu.
Động lực của gió mặt trời chịu ảnh hưởng của hai yếu tố: lực hấp dẫn của mặt trời và áp lực bên trong dòng chảy. Các tính toán, được hỗ trợ bởi nghiên cứu thực tế (các chuyến bay của American Voyager - 1, - 2 "và" Tiên phong - 10, - 11 ") cho thấy sự ổn định của vận tốc dòng chảy của các hạt tích điện trái dấu đã nằm ngoài quỹ đạo của hành tinh chúng ta.
Các loại gió mặt trời
Bản chất của dòng chảy ion hóa của mặt trời được sắp xếp và chia thành hai loại:
- bình tĩnh (chậm hoặc nhanh);
- phẫn nộ.
Bình tĩnh - Chậm
Gió mặt trời chậm xuất hiện trong ruột của đường xích đạo của chúng ta, trong thời kỳ giãn nở nhiệt của các khí ion hóa. Quá trình động lực tăng tốc plasma coronal đến tốc độ siêu âm khoảng 400 km / s. Trong cấu trúc của nó, một luồng chậm dày đặc hơn và rộng hơn một luồng nhanh.
Bình tĩnh - Nhanh
Các lỗ vành là nơi sinh của gió mặt trời nhanh. Dòng chảy của cơn gió này có thể hết hạn trong nhiều tháng, tấn công vào Trái đất với thời gian quay vòng của Mặt trời kéo dài 27 ngày.
Bị xúc phạm
Nguyên nhân của dòng chảy nhiễu loạn là: biểu hiện của chính việc phóng ra vành, cũng như sự xuất hiện của các vị trí nén trong không gian liên hành tinh trước khi xuất tinh hàng loạt sắp tới hoặc gió mặt trời nhanh.
Sóng xung kích hành tinh
Sự xuất hiện của sóng xung kích vũ trụ có trước: Cuộc tấn công của một cơn gió mặt trời nhanh trên một người anh em chậm chạp, Va chạm một dòng các hạt coronal tích điện với từ trường Earth Earth, vụ nổ siêu tân tinh, va chạm của các thiên hà.
Sự thật thú vị: một tháng rưỡi trước, một thông báo xuất hiện rằng NASA có thể đo được sức mạnh của sóng xung kích của gió mặt trời. Tuần tự đặt trong không gian 4 trang bị đặc biệt, được trang bị các thiết bị cần thiết, vệ tinh đa tầng; Các nhà nghiên cứu người Mỹ theo nghĩa đen đã bắt được một khoảnh khắc thành công về mặt khoa học. Và gấp đôi: là kết quả của thí nghiệm, dữ liệu có độ chính xác cao nhất về bản chất và các thông số về chuyển động của các hạt mặt trời đã thu được.
Sóng xung kích là vùng va chạm của môi trường chuyển động nhanh (khí) với một loại chướng ngại vật nào đó (ví dụ: gió mặt trời với từ trường Trái đất), tạo ra một mặt trước của một sự thay đổi mạnh trong các thông số vật lý của dòng chảy đến (áp suất, mật độ, nhiệt độ, mức điện tích hạt và một số chỉ tiêu khác).
Truyền gió mặt trời trong không gian
Di chuyển ra xa khỏi "tổ tiên" của nó - Mặt trời, gió yếu dần và đi qua một số khu vực biên giới. Đầu tiên trong số chúng được loại bỏ khỏi ánh sáng ở khoảng cách 95 AU (AU - một đơn vị thiên văn bằng khoảng cách trung bình từ Trái đất đến Mặt trời và lên tới 149 598 100 ± 750 km).Cái gọi là ranh giới sóng xung kích. Nó ở trên cô ấy hãm gió mặt trời từ tốc độ siêu thanh.
Đã bay thêm 40 AU, dòng các hạt ion hóa dưới tác động của vật chất liên sao bị ức chế hoàn toàn. Ranh giới của sự ức chế được xác định bởi các quá trình vật lý thiên văn được gọi là heliopause. Vùng không gian giới hạn bởi vòng xoắn được gọi là vòng xoắn ốc. Kích thước của nó không giống nhau:
- 73 a.u. từ phía nam;
- 85 a.u. từ phía bắc.
Dữ liệu vật lý thiên văn thu được do sự ra mắt của 2 tàu vũ trụ Mỹ thuộc dòng Voyager, được thiết kế để nghiên cứu ranh giới của hệ mặt trời. Gần đây, Voyager 2 đã xác nhận dữ liệu Voyager 1.
Gió mặt trời và đất
Những luồng gió mặt trời liên tục thay đổi có thể dễ dàng phá hủy mọi sự sống trên bề mặt Trái đất. Để bảo vệ chống lại một "vũ khí đáng gờm" như vậy, có một "lá chắn đáng tin cậy" dưới dạng từ tính. Tính chẵn lẻ của cuộc đối đầu này khá thay đổi và thường gây ra các cơn bão địa từ. Không có gì đáng ngạc nhiên, vào năm 1990, thuật ngữ thời tiết không gian của người Hồi giáo, chủ yếu phản ánh trạng thái hiện tại của từ trường Trái đất, đã trở nên có liên quan.
Người tạo ra khoa học về sinh lý học, nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng của chúng ta đến các chức năng quan trọng của các sinh vật trên cạn, là nhà khoa học Liên Xô A. L. Chizhevsky. Nhờ ông và một số nhà nghiên cứu khác, có thể làm sáng tỏ các mô hình ảnh hưởng của sự khác biệt trong hoạt động của mặt trời lên cơ thể con người, tăng và giảm năng suất của cây trồng, và nhân lên và giảm số lượng chim, cá và động vật.
Chu kỳ của các thời kỳ tác động của Mặt trời đến Trái đất đã được phát hiện và nghiên cứu. Các báo cáo thường xuyên về mức độ hoạt động của nền địa từ đã trở nên phổ biến. Những người mắc các bệnh mãn tính có các thông tin cần thiết để uống đúng thuốc kịp thời. Sản xuất trồng trọt và chăn nuôi hiện đại cũng được trang bị kiến thức để có thể tiến hành các hoạt động của mình một cách tối ưu nhất.
Thực tế thú vị: Theo các quan sát của N. S. Shcherbinsky, tần suất châu chấu đến trên các cánh đồng trùng với nhịp điệu 11 năm của Mặt trời.
Khoa học đi trước và kêu gọi giới trẻ. Ngày nay, mỗi người trong số họ có thể nhận được chuyên môn của một nhà nghiên cứu sinh học, đã tốt nghiệp từ một tổ chức giáo dục đại học chuyên ngành.
Hiện tượng tự nhiên do gió mặt trời gây ra
Gió mặt trời, bay quanh Trái đất, gây ra rất nhiều hiện tượng tự nhiên. Trong số đó: bão từ, cực quang, vành đai bức xạ của hành tinh. Cách đây không lâu, một mô hình đã được tiết lộ về sự gia tăng số lượng ánh sáng từ sự gia tăng dòng chảy của các hạt ion hóa của ngôi sao của chúng ta.
Có một số hiện tượng địa vật lý được tạo ra bởi gió mặt trời. Ở một số nơi, sản lượng radon khí từ bề mặt trái đất sẽ tăng lên, điều này có thể dẫn đến sự gia tăng phóng xạ trong khí quyển. Có mối tương quan giữa hoạt động của mặt trời và sự gia tăng số lượng các trận động đất. Một cơn bão từ làm thay đổi đáng kể điện trường trên bề mặt Trái đất và dẫn đến sự tăng vọt của áp suất khí quyển.
Nguy hiểm gió mặt trời
Phát thải mạnh mẽ từ bề mặt của các liên lạc vô tuyến làm gián đoạn hoạt động của máy tính, gây trở ngại cho hoạt động của máy tính, gây ra sự cố trong mạng kỹ thuật và tạo ra dòng điện có hại trên các cấu trúc và thiết bị kim loại.
Các mối đe dọa của các cuộc tấn công gió mặt trời, dẫn đến nhiều vấn đề, tạo ra nhu cầu quan sát và dự đoán cẩn thận các cơn bão từ trên hành tinh của chúng ta. Các dịch vụ thời tiết trên khắp thế giới được trang bị các thiết bị cần thiết và liên tục báo hiệu sự biến động của nền từ tính của Trái đất. Một công nghệ đã được phát triển để xác định các hoạt động địa chấn trong tương lai và cảnh báo dân số về nguy cơ sắp xảy ra.
Sự thật thú vị: Có một giả thuyết khoa học về sự xuất hiện của nước trên bề mặt mặt trăng do ảnh hưởng của gió mặt trời.Việc phát hiện chất lỏng làm nảy sinh hy vọng và sự lạc quan trong triển vọng phát triển tương lai của "người hàng xóm" không gian gần nhất.
Triển vọng sử dụng gió mặt trời
Trong ánh sáng của tất cả các tính năng hiện có của một hiện tượng vũ trụ độc đáo như gió mặt trời, việc tìm ra ứng dụng thực tế cho nó trở nên rất thú vị.
Người tiên phong tạo ra cái gọi là thuyền điện điện Tử, buồm năng lượng mặt trời (một tàu vũ trụ di chuyển do năng lượng của các hạt tích điện của gió mặt trời) là nhà khoa học người Phần Lan - Pekka Jahunen.
Vào mùa xuân năm 2013, vệ tinh ESTCube-1 của Estonia được trang bị thiết bị này đã được phóng lên quỹ đạo. Thật không may, nỗ lực đã không thành công, vì cánh buồm không thể mở.
Có những dự án hấp dẫn khác: việc sử dụng các dòng vật chất vành để truyền thông tin, hoặc tạo ra các ionostations của Hồi giáo trên quỹ đạo của các hành tinh để tạo ra năng lượng điện.
Tương lai của mặt trời
Phân tích khoa học đưa ra dự báo cho 5 tỷ năm về sự tồn tại của ngôi sao sáng của chúng ta. Mất mỗi giây lên tới 600 triệu tấn hydro, nó sẽ trở thành một người khổng lồ đỏ đầu tiên và sau đó là một sao lùn trắng. Trên đường đi, đã cạn kiệt tất cả dự trữ năng lượng của nó dưới dạng hydro và heli. Điều khó chịu nhất là Mặt trời không ngừng mở rộng sẽ làm tan chảy Sao Thủy, Sao Kim và có thể cả Trái đất. Trong mọi trường hợp, sự sống trên hành tinh sẽ hoàn toàn biến mất.
Vì vậy, loài người có nghĩa vụ phải suy nghĩ về tương lai của nó và tổ chức tái định cư cho các thế giới khác bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Đó là điều không thể tránh khỏi. Những bộ óc vĩ đại: nhà khoa học người Nga Tsiolkovsky, nhà vật lý thiên văn người Anh Stephen Hawking, đã nói trực tiếp về điều này. Mặt trăng, sao hỏa, Ceres, sao Diêm Vương - danh sách các thuộc địa tiềm năng đang mở rộng. Vì vậy: Hãy để gió mặt trời thổi vào những cánh buồm của con tàu vũ trụ, xông vào vũ trụ bao la!