Поверхность Солнца раскалена до 6000 градусов по Фаренгейту, но его атмосфера, называемая короной, более чем в тысячу раз горячее. Она также невероятно активна - эти вспышки и петли — это ореол, который вы видите вокруг солнца во время затмения.

Корона настолько горячая, что гравитация Солнца не может ее удержать, поэтому частицы выбрасываются в космос и путешествуют по Солнечной системе во всех направлениях. Когда солнце вращается, горит и изрыгает, оно создает сложные водовороты и водовороты частиц. Эти частицы, в основном протоны и электроны, пролетают мимо Земли со скоростью около миллиона миль в час.

Этот поток частиц, называемый «солнечным ветром», оказывает огромное влияние на нашу жизнь. Он защищает нас от рассеянных космических лучей, исходящих из других уголков галактики, но воздействие штормов на поверхность Солнца также может повлиять на наши телекоммуникационные сети. Ветер также может представлять угрозу для астронавтов, путешествующих в космосе, поэтому НАСА хочет лучше понять его свойства.

Солнечный ветер — это непрерывный поток протонов и электронов из самой внешней атмосферы Солнца — короны.Эти заряженные частицы пролетают через Солнечную систему со скоростью от 250 миль (400 километров) в секунду до 500 миль (800 километров) в секунду в состоянии плазмы, по данным Национального центра прогнозирования космической погоды.Когда солнечный ветер достигает Земли, он посылает поток заряженных частиц в магнитосферу и вдоль силовых линий магнитного поля Земли к полюсам.

Взаимодействие этих частиц с атмосферой Земли может привести к появлению светящихся полярных сияний над полярными регионами.Существование солнечного ветра было впервые предложено астрофизиком-первопроходцем Юджином Паркером (Eugene Parker), чье имя украшает миссию NASA Parker Solar Probe.По данным Чикагского университета, в 1957 году Паркер работал доцентом в Чикагском университете, когда понял, что перегретая солнечная корона теоретически должна испускать заряженные частицы с высокой скоростью.Этот перегрев — один из самых загадочных аспектов поведения Солнца, и физики-солнечники до сих пор не до конца понимают, почему атмосфера Солнца горячее, чем его поверхность.

Теория Паркера описывала, что в солнечной короне плазма постоянно нагревается, и температура в этой области достигает невероятных 3,5 миллионов градусов по Фаренгейту (2 миллиона градусов по Цельсию).В конце концов, плазма становится настолько горячей, что гравитация Солнца больше не может удерживать ее, поэтому она выбрасывается в космос в виде солнечного ветра, увлекая за собой магнитное поле Солнца.

в 1962 году, космический корабль НАСА «Маринер-2» обнаружил присутствие частиц солнечного ветра во время своего полета к Венере.Помимо постоянных потоков солнечного ветра, Солнце иногда испускает огромное количество этих заряженных частиц за один раз.

Эти события, известные как корональные выбросы массы (КВМ), могут вызвать геомагнитные бури в окружающей среде вокруг Земли, которые связаны с красивыми проявлениями полярного сияния, но также могут нанести ущерб энергосистемам, телекоммуникационным сетям и спутникам, вращающимся вокруг планеты.

Солнечный ветер проносится через Солнечную систему далеко за пределы орбиты Плутона, образуя большой «пузырь», называемый гелиосферой.По данным НАСА, гелиосфера имеет форму длинного ветрового носка, поскольку она движется вместе с солнцем.

Ближайшая граница гелиосферы находится примерно в 100 а. е. от Солнца, согласно заявлению ЕКА.1 а. е. или астрономическая единица — это среднее расстояние от Земли до Солнца, оно эквивалентно примерно 93 миллионам миль (150 миллионам километров).Гелиосфера действует как защитный щит, защищая нас от космических лучей, состоящих из энергичных частиц, которые могут повредить живые клетки.

Комические лучи генерируются за пределами нашей Солнечной системы и распространяются почти со скоростью света.Без нашего защитного пузыря эти высокоэнергетические фрагменты атомов постоянно бомбардировали бы Землю.«Без гелиосферы жизнь, безусловно, развивалась бы по-другому, а может быть, и не развивалась бы вообще», — говорит гелиофизик Ричард Марсден (Richard Marsden) в заявлении ЕКА.

Геомагнитные бури также могут нанести ущерб спутникам и электрическим сетям и угрожать астронавтам в космосе.

Во время этих штормов астронавтам на Международной космической станции необходимо искать убежище, все выходы в открытый космос приостанавливаются, а чувствительные спутники отключаются до тех пор, пока радиационный шторм не пройдет.

SpaceX уже воочию убедилась, какой ущерб может нанести космическая погода, когда геомагнитная буря уничтожила до 40 спутников «Starlink» на сумму более 50 миллионов долларов в феврале 2022 года.

Поскольку спутники «Starlink» выводятся на очень низкие орбиты (от 60 до 120 миль (100 до 200 километров), они полагаются на бортовые двигатели, чтобы преодолеть силу лобового сопротивления, поднимаясь на конечную высоту около 350 миль (550 километров).

Во время геомагнитной бури атмосфера Земли поглощает энергию бури, нагревается и расширяется вверх, что приводит к значительно более плотной термосфере, которая простирается примерно от 50 миль (80 километров) до примерно 600 миль (1000 километров) над поверхностью Земли.

Более плотная термосфера означает большее сопротивление, что может быть проблемой для спутников.В феврале 2022 года партия недавно выпущенных спутников «Starlink» не смогла преодолеть значительно возросшее сопротивление геомагнитной бури и начала падать обратно на Землю, в конечном итоге сгорая в атмосфере.Солнечная погода может иметь крайне дорогостоящие последствия, поэтому важно расширять наше понимание, мониторинг и прогнозирование таких явлений.Ученые изучают солнечный ветер, чтобы пролить свет на космическую погоду и улучшить прогнозы космической погоды.

«Мы не можем игнорировать космическую погоду, но мы можем принять соответствующие меры, чтобы защитить себя», — говорит НАСА.Одна из самых больших проблем, с которыми сталкиваются синоптики космической погоды, заключается в том, что мы до сих пор не знаем, почему атмосфера Солнца намного горячее, чем поверхность.В повседневной жизни вы ожидаете, что температура будет неуклонно снижаться по мере удаления от источника тепла, как если бы вы убрали руку от огня.Но это не то, что происходит на солнце.

В этом случае тепло исходит от синтеза, происходящего в солнечном ядре, которое постепенно охлаждается до 6000 градусов по Фаренгейту на поверхности, а затем снова поднимается до миллионов градусов в короне.

Было предложено много теорий.

Ученым известно, что вся поверхность Солнца постоянно взбалтывается и извергается — возможно, существуют более мелкие «нановспышки» (каждая из которых содержит энергию 10-мегатонной водородной бомбы), постоянно извергающиеся по всей поверхности Солнца и переносящие тепло в атмосферу.

Есть также магнитные поля, взаимодействующие на поверхности Солнца — возможно, эти магнитные поля сталкиваются друг с другом со взрывной силой миллиарды раз в секунду — «гасят» друг друга, но при этом нагревают атмосферу.

Вопросы, на которые ученые хотели бы ответить, включают:

• Почему корона намного горячее поверхности Солнца? Как ускоряется солнечный ветер при удалении от Солнца?
• Как быстро движутся частицы и насколько сильно они нагреваются?
• Нагревают ли частицы магнитные поля или от поверхности Солнца исходят механические волны? (или оба варианта?)

Более глубокое понимание этих процессов может помочь спрогнозировать космическую погоду, влияющую на жизнь на Земле, узнать больше об условиях, с которыми столкнутся астронавты на орбите над нашим миром и в путешествиях на большие расстояния, и даже дать представление о том, какие виды звездной активности могут способствовать обитаемости на далеких планетах.

источник