Toto je umělcovo pojetí globálního magnetického pole Země s lukem. Země je uprostřed obrazu, obklopena jeho magnetickým polem, reprezentovaným fialovými čarami. Šok luk je modrý půlměsíc na pravé straně. Mnoho energetických částic ve slunečním větru, reprezentovaných zlatem, je odkloněno zemským magnetickým „štítem“.
(Obrázek: © Walt Feimer (HTSI) / NASA / Goddard Space Flight Center Koncepční obrazová laboratoř)
Sluneční vítr proudí plazmu a částice ze slunce ven do vesmíru. Ačkoli vítr je konstantní, jeho vlastnosti nejsou. Co způsobuje tento proud a jak to ovlivňuje Zemi?
Větrná hvězda
Koruna, vnější vrstva Slunce, dosahuje teploty až 2 miliony stupňů Fahrenheita (1,1 milionu stupňů Celsia). Na této úrovni nemůže gravitace slunce vydržet rychle se pohybující částice a odtékají pryč od hvězdy.
Aktivita Slunce se mění v průběhu svého jedenáctiletého cyklu, kdy se čísla slunečních skvrn, úrovně záření a vypuzovaného materiálu mění v čase. Tyto změny ovlivňují vlastnosti slunečního větru, včetně jeho magnetického pole, rychlosti, teploty a hustoty. Vítr se také liší podle toho, odkud slunce vychází a jak rychle se tato část otáčí.
Rychlost slunečního větru je vyšší přes koronální díry a dosahuje rychlosti až 500 kilometrů za sekundu. Teplota a hustota přes koronální díry jsou nízké a magnetické pole je slabé, takže siločáry jsou otevřené do vesmíru. Tyto díry se vyskytují v pólech a nízkých šířkách a jejich největší dosahují, když je aktivita na slunci na minimu. Teploty v rychlém větru mohou dosáhnout až 1 milion F (800 000 C).
U koronálního pásového pruhu kolem rovníku se sluneční vítr pohybuje pomaleji rychlostí přibližně 200 km (300 km) za sekundu. Teplota za pomalého větru dosahuje až 2,9 milionu F (1,6 milionu C).
Slunce a jeho atmosféra jsou tvořeny plazmou, směsí pozitivně a negativně nabitých částic při extrémně vysokých teplotách. Ale jak materiál opouští slunce, nesený slunečním větrem, stává se více plynným.
„Jak se vzdalujete od slunce, síla magnetického pole klesá rychleji než tlak materiálu,“ uvedl Craig DeForest, solární fyzik v Southwest Research Institute (SwRI) v Boulderu v Coloradu. "Nakonec se materiál začne chovat spíš jako plyn a méně jako magneticky strukturovaná plazma."
Ovlivňující Zemi
Jak vítr odchází ze slunce, nese nabité částice a magnetické mraky. Vypuštěný ve všech směrech, část slunečního větru neustále šíří naši planetu se zajímavými efekty.
Pokud by materiál nesený slunečním větrem dosáhl povrchu planety, jeho záření by vážně poškodilo jakýkoli život, který by mohl existovat. Zemské magnetické pole slouží jako štít, který přesměrovává materiál kolem planety tak, že proudí mimo něj. Síla větru táhne magnetické pole tak, že je smooshed dovnitř na straně slunce a natažené na noční straně.
Někdy slunce vyplivne velké výboje plazmy známé jako ejekce koronální hmoty (CME) nebo sluneční bouře. Běžnější během aktivního období cyklu známého jako sluneční maximum, mají CME silnější účinek než standardní sluneční vítr. [Fotografie: Ohromující fotografie slunečních světel a sluneční bouře]
„Vystřikování sluneční energie je nejsilnějším hnacím motorem spojení mezi Sluncem a Zemí,“ uvádí NASA na svých webových stránkách pro observatoř slunečních terénních vztahů (STEREO). "Přes jejich význam vědci úplně nechápou původ a vývoj CME, ani jejich strukturu či rozsah v meziplanetárním prostoru." Mise STEREO doufá, že se to změní.
Když sluneční vítr nese CME a další silné záblesky záření do magnetického pole planety, může to způsobit, že se magnetické pole na zadní straně stlačí k sobě, což je proces známý jako magnetické opětovné spojení. Nabité částice pak stékají zpět k magnetickým pólům planety a způsobují v horní atmosféře krásné displeje známé jako polární záře. [Fotografie: Úžasné Aurory 2012]
Ačkoli jsou některá těla chráněna magnetickým polem, jiná postrádají ochranu. Měsíc Země nemá nic, co by ho ochránilo, takže si vezme plný nápor. Merkur, nejbližší planeta, má magnetické pole, které ho chrání před běžným standardním větrem, ale vyžaduje plnou sílu silnějších výbuchů, jako jsou CME.
Když vysokorychlostní a nízkorychlostní proudy vzájemně interagují, vytvářejí husté oblasti známé jako oblasti rotující interakce (CIR), které při interakci se zemskou atmosférou spouštějí geomagnetické bouře.
Sluneční vítr a nabité částice, které nese, mohou ovlivnit satelity Země a globální systémy určování polohy (GPS). Silné výbuchy mohou poškodit satelity nebo mohou tlačit GPS signály, aby byly desítky metrů vypnuty.
Sluneční vítr prohazuje všechny planety ve sluneční soustavě. Mise NASA New Horizons ji nadále detekovala, když cestovala mezi Uranem a Plutem.
"Průměrná rychlost a hustota spolu s pohybem slunečního větru," uvedl Heather Elliott, kosmický vědec ve společnosti SwRI v San Antoniu v Texasu. „Vítr se však během jízdy stále zahřívá kompresí, takže můžete vidět důkazy o rotačním vzorci slunce v teplotě i ve vnější sluneční soustavě.
Studium slunečního větru
O slunečním větru jsme věděli již od padesátých let, ale přes jeho rozsáhlé účinky na Zemi a na astronauty vědci stále nevědí, jak se vyvíjí. Několik misí za posledních několik desetiletí se snažilo toto tajemství vysvětlit.
Zahájena 6. října 1990, mise NASA Ulysses studovala slunce v různých zeměpisných šířkách. Měřila různé vlastnosti slunečního větru v průběhu více než tuctu let.
Satelitní družice Advanced Composition Explorer (ACE) obíhají na jednom ze zvláštních bodů mezi Zemí a sluncem známým jako Lagrangeův bod. V této oblasti se gravitace ze slunce a planety rovnoměrně táhne a udržuje satelit na stabilní oběžné dráze. Společnost ACE, která byla zahájena v roce 1997, měří sluneční vítr a poskytuje měření konstantního toku částic v reálném čase.
Kosmická loď NASA, STEREO-A a STEREO-B, studují okraje Slunce a sledují, jak se rodí sluneční vítr. Podle NASA byla společnost STEREO zahájena v říjnu 2006 a poskytla „jedinečný a revoluční pohled na systém Slunce-Země“.
Nová mise doufá, že bude svítit na slunce a jeho sluneční vítr. Parker Solar Probe, který má být spuštěn v létě 2018, si klade za cíl „dotknout se slunce“. Po několika letech těsného obíhání hvězdy se sonda poprvé ponoří do korony pomocí kombinace zobrazování a měření k revoluci chápání korony a ke zvýšení pochopení původu a vývoje slunečního větru.
„Parker Solar Probe bude odpovídat na otázky týkající se sluneční fyziky, které jsme zmatili více než šest desetiletí,“ řekla vědkyně projektu Parker Solar Probe Nicola Fox z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. "Je to kosmická loď naložená technologickými průlomy, které vyřeší mnoho největších záhad o naší hvězdě, včetně zjištění, proč je sluneční koruna o tolik teplejší než její povrch."
Dodatečné zdroje
- Sluneční vítr v reálném čase (NOAA / Centrum pro předpověď počasí ve vesmíru)
- 3denní předpověď (NOAA / Centrum pro předpověď počasí ve vesmíru)
- Týdenní přednosti a 27denní předpověď (NOAA / Centrum pro předpověď počasí ve vesmíru)
