Czym jest wiatr słoneczny?

Wiatr słoneczny to ciągły strumień naładowanych, subatomowych cząstek emitowanych przez słońce. Dla ludzi to zjawisko jest rodzajem mieszanego błogosławieństwa. Sygnały GPS, na których obecnie polegamy, mogą zostać zakłócone przez wiatr słoneczny. Ale jest on również mechanizmem napędowym wspaniałych zorzy polarnych.

Ziemia nie jest jedynym miejscem, na które wpływają przepływające cząsteczki. Nowo zebrane dane wskazują, że wiatr słoneczny mógł w widoczny sposób zmienić powierzchnię księżyca. Dodatkowo pomaga on formować kosmiczną bańkę, która otacza całe nasze planetarne sąsiedztwo.

Plazmowe pokazy

Wodór i hel to dwa główne składniki wiatru słonecznego. To nie przypadek, że te dwa pierwiastki stanowią również około 98 procent składu chemicznego Słońca. Niezwykle wysokie temperatury związane z tą gwiazdą rozkładają duże ilości zarówno atomów wodoru i helu, jak i innych pierwiastków, takich jak tlen.

Pobudzone intensywnym ciepłem elektrony zaczynają oddalać się od jąder atomowych, które niegdyś okrążały. To tworzy plazmę, fazę materii, która zawiera mieszaninę swobodnie poruszających się elektronów i jąder, od których się odłączyły. Oba przenoszą ładunki: elektrony wędrujące są naładowane ujemnie, podczas gdy jądra mają ładunki dodatnie.

Wiatr słoneczny składa się z plazmy – podobnie jak korona, która jest warstwą atmosfery słonecznej, zaczynającej się około 2100 kilometrów nad jego powierzchnią i rozciąga się daleko w przestrzeń kosmiczną. Nawet jak na słoneczne standardy jest niesamowicie gorąca. Temperatury wewnątrz korony mogą znacznie przekraczać 1,1 miliona stopni Celsjusza, co powoduje, że ta warstwa jest setki razy cieplejsza niż rzeczywista powierzchnia Słońca pod nią.

Około 32 miliony kilometrów od powierzchni słońca fragmenty korony zamieniają się we wiatr słoneczny. Tutaj pole magnetyczne Słońca słabnie. W rezultacie cząsteczki zaczynają zmieniać swoje zachowanie. Wewnątrz korony elektrony i jądra poruszają się w nieco uporządkowany sposób. Ale te, które miną ten punkt przejściowy, zachowują się bardziej nieobliczalnie, jak wiatr podczas zimowej burzy śnieżnej. Po wyrwaniu się z korony cząsteczki wylatują w kosmos jako wiatr słoneczny.

Punkty początkowe

Poszczególne strumienie wiatru słonecznego poruszają się z różnymi prędkościami. Powolne pokonują z grubsza od 300 do 500 kilometrów na sekundę. Ich szybsze odpowiedniki mogą osiągać prędkości od 600 do 800 kilometrów na sekundę.

Najszybsze wiatry wychodzą z dziur koronalnych, tymczasowych plam chłodnej plazmy o niskiej gęstości, które pojawiają się w koronie. Służą one jako świetne ujścia cząstek wiatru słonecznego, ponieważ przez te otwory przebiegają otwarte linie pola magnetycznego. Zasadniczo otwarte linie to autostrady, które wyrzucają naładowane cząstki z korony w przestrzeń kosmiczną.

Mniej wiadomo o tym, jak powstają powolne wiatry. Wydaje się jednak, że populacja plam słonecznych również ma wpływ na miejsce ich pochodzenia. Kiedy plam jest mało, astronomowie obserwują powolne wiatry wychodzące z obszaru równikowego Słońca i szybkie wiatry wychodzące z biegunów. Ale kiedy plamy słoneczne stają się bardziej powszechne, dwa rodzaje wiatru słonecznego pojawiają się bliżej siebie na całej świecącej sferoidzie.

Witamy w Heliosferze

Bez względu na to, jak szybko porusza się podmuch wiatru słonecznego, żegnając koronę, w końcu musi zwolnić. Wiatry słoneczne opuszczają słońce we wszystkich kierunkach. W ten sposób utrzymują kapsułę kosmiczną, w której znajduje się słońce, księżyc i każde inne ciało w naszym Układzie Słonecznym. To właśnie naukowcy nazywają heliosferą.

Pozornie puste przestrzenie między gwiazdami w naszej galaktyce są w rzeczywistości pełne ośrodka międzygwiazdowego (ISM), koktajlu zawierającego wodór, hel i zadziwiająco małe cząsteczki pyłu. Zasadniczo heliosfera to gigantyczna wnęka otoczona tym materiałem.

Podobnie jak cebula, heliosfera jest konstrukcją warstwową. Szok końcowy to strefa buforowa daleko poza Plutonem i Pasem Kuipera, w której prędkość wiatru słonecznego gwałtownie spada. Za tym punktem znajduje się zewnętrzna granica heliosfery, miejsce, w którym ośrodek międzygwiazdowy i wiatry słoneczne są równomiernie dopasowane pod względem siły.

Zorze polarne, satelity i księżycowa geologia

Bliżej naszego domu cząsteczki wiatrów słonecznych są odpowiedzialne za zorzę polarne. Ziemia ma pole magnetyczne, którego bliźniacze bieguny znajdują się nad regionami Arktyki i Antarktydy. Kiedy wiatr słoneczny styka się z tym polem, jego naładowane cząstki są wypychane w kierunku tych dwóch obszarów. Atomy w naszej atmosferze nabierają energii po kontakcie z wiatrami. Wspomniana energia wyzwala hipnotyzujące pokazy świetlne.

Podczas gdy inne planety – takie jak Wenus i Saturn – również są świadkami zórz polarnych, księżyc Ziemi ich nie widzi. A jednak wiatry słoneczne mogą wyjaśniać istnienie “księżycowych wirów”, części naszego księżyca, które wydają się mieć ciemniejszą lub jaśniejszą karnację niż otaczająca je murawa.

Ich pochodzenie jest tajemnicą, ale dowody zebrane przez misję kosmiczną NASA sugerują, że odbarwione plamy są – w efekcie – gigantycznymi śladami po oparzeniach słonecznych. Części powierzchni Księżyca są chronione przed wiatrem słonecznym przez małe, izolowane pola magnetyczne. Ale inne obszary są odsłonięte. Więc teoretycznie, kiedy wiatry uderzają w te miejsca, mogą wywoływać reakcje chemiczne, które zmieniają odcień niektórych skał.

Urządzenia wykonane przez człowieka są również wrażliwe na przemieszczającą się plazmę. Wiadomo, że komponenty elektryczne sztucznych satelitów źle działają podczas bombardowania przez naładowane, subatomowe cząstki pochodzenia słonecznego.

 

Źródła: Mark Mancini / howstuffworks

Satellites more at risk from fast solar wind than a major space storm

NASA Mission Reveals Origins of Moon’s ‘Sunburn’

Heliosphere

What is the chemical composition of the solar wind?

Plasma

The Sun’s Corona

Layers of the Sun

Astronomers Have Finally Discovered How The Solar Wind Changes

Images From Sun’s Edge Reveal Origins of Solar Wind

Why is the fast solar wind fast and the slow solar wind slow?

What is a Coronal Hole?

Coronal Loops in the Sun’s Atmosphere

Sun’s Corona at Solar Min and Solar Max

Parker Solar Probe and the Birth of the Solar Wind

What defines the boundary of the solar system?

Aurora Dora: Discovering the Magic of the Aurora

What’s It Like To See Auroras On Other Planets?

Lunar Swirls

Weak, localized magnetic fields cause variations in lunar surface brightness

Zdjęcia: NASA, Pixabay

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x