Физическая энциклопедия

СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР


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 («звёздный ветер»). 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 «пузыри» горячего газа — источники рентг. излучения.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1983.

СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР
- непрерывный поток плазмы солнечного происхождения, Солнце )в межпланетноепространство. При высоких темп-pax, к-рые существуют в солнечной короне(1,5*109К), 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. 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. Медленные потокиС. в. связаны, по-видимому, с областями короны, в к-рых имеется значит,Табл. 1.- Средние характеристики солнечного ветра на орбите Земли

Скорость
400 км/с
Концентрация протонов
6 см-3
Температура протонов
5*104К
Температура электронов
1,5*105К
Напряжённость магнитного поля
5*10-5Э
Плотность потока питонов ....
2,4*108см-2*c-1
Плотность потока кинетической энергии
0,3 эрг*см-2*с-1

Табл. 2.-Относительный химический состав солнечного ветра

Элемент
Относительное содержание
Н
0,96
3Не
1,7*10-5
4Не
0,04
0
5*10-4
Элемент
Относительное содержание
Ne
7,5*10-5
Si
7,5*10-5
Ar
3,0*10-6
Fe
4,7*10-5

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 звуковоеМаха 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. волны, что позволяетему обтекать препятствие. При этом в С. в. формируется полость - магнитосфера(собственная или индуцированная), форма и размеры к-рой определяются балансомдавления магн. поля планеты и давления обтекающего потока плазмы (см.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 совспышками 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 vки критическое расстояниеRк. Решение 2 соответствует солнечному ветру.

Расширение солнечной короны описывается системой ур-ний сохранения массы, vк)на нек-ром критич. расстоянии Rки 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. теплопроводность, вязкость,

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. -7светимостиСолнца.

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, BRиазимутальная 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 иRпорядка 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. ТСрасполагается 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 наблюдаемуюсекторную 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).

Лит.:Паркер Е. Н., Динамические процессы в межпланетной среде, О. Л. Вайсберг.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


  1. солнечный ветер—непрерывный поток солнечной плазмы распространяющийся во все стороны в радиальном направлении со скоростью около кмсек. Астрономический словарь.EdwART....Астрономический словарь
  2. солнечный ветер—СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР представляет собой постоянное радиальное истечение плазмы солнечной короны iв межпланетное пространство. Образование С. в. связано с потоком энергии посту...Большая советская энциклопедия
  3. солнечный ветер—представляет собой постоянное радиальное истечение плазмы солнечной короны См. Солнечная корона в межпланетное пространство. Образование С. в. связано с потоком энергии п...Большая Советская энциклопедия II
  4. солнечный ветер—пост. радиальное истечение плазмы от Солнца. Исследования с помощью космич. ракетзондов и спутников с очень вытянутыми орбитами позволили получить непосредств. доказатель...Большой энциклопедический политехнический словарь
  5. солнечный ветер—истечение плазмы солнечной короны в межпланетноепространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечноговетра протонов и электронов около кмс число частиц...Большой энциклопедический словарь II
  6. солнечный ветер—СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра протонов и электронов около...Большой энциклопедический словарь III
  7. солнечный ветер—СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра протонов и электронов окол...Большой Энциклопедический словарь V
  8. солнечный ветер—истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли ср. скорость частиц С. в. протонов и электронов ок. кмс число частиц от неск. един...Естествознание. Энциклопедический словарь
  9. солнечный ветер—поток плазмы солнечной короны заполняющий Солнечную систему до расстояния астрономических единиц от Солнца где давление межзвездной среды уравновешивает динамическое дав...Иллюстрированный энциклопедический словарь
  10. солнечный ветер—Один из видов корпускулярной радиации Солнца. Непрерывное радиальное истечение плазмы из солнечной короны со скоростями порядка кмс по существу это есть расширение солн...Метеорологический словарь
  11. солнечный ветер—СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕРstrong устойчивый поток заряженных частиц главным образом протонов и электронов разгоняемый высокой температурой солнечной КОРОНЫ до скоростей достаточно б...Научно-технический энциклопедический словарь
  12. солнечный ветер—solar wind...Русско-английский морской словарь
  13. солнечный ветер—solar wind solar wind...Русско-английский политехнический словарь
  14. солнечный ветер—solar wind...Русско-английский словарь по нефти и газу
  15. солнечный ветер—solar wind...Русско-английский словарь по физике
  16. солнечный ветер—solar wind...Русско-английский словарь по электронике
  17. солнечный ветер—solar wind...Русско-английский технический словарь
  18. солнечный ветер—астрон. vento solare...Русско-итальянский политехнический словарь
  19. солнечный ветер—Sonnenwind...Русско-немецкий политехнический словарь
  20. солнечный ветер—slunen vtr...Русско-чешский словарь
  21. солнечный ветер—гелиотропический ветер составляющая скорости ветра меняющая свое направление в течение солнечного дня вслед за движением Солнца над горизонтом. См. Соларис.i...Словарь ветров
  22. солнечный ветер—СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР поток плазмы солнечной короны заполняющий Солнечную систему до расстояния астрономических единиц от Солнца где давление межзвездной среды уравновешивает ...Современная энциклопедия
  23. солнечный ветер—СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра протонов и электронов около...Современный энциклопедический словарь
  24. солнечный ветер—косм. Поток заряженных частиц исходящий от Солнца. В основном солнечный ветер состоит из полностью или частично ионизированных водорода и гелия вещество находящееся в так...Универсальный дополнительный практический толковый словарь И. Мостицкого
  25. солнечный ветер—СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра протонов и электронов окол...Энциклопедический словарь естествознания