Mi a napszél?
A Nap minden pillanatban az űrbe sugároz ionizált részecskék áramlását, amelyet a külső réteg (a napkorona) bocsát ki, hatalmas sebességgel, eléri az 1200 km / s-ot. Végtelen "örvényei" körülveszik a Földet, áthatolják a Naprendszer helyét, sőt még messze túlmutatnak rajta. Minden csillag képes bocsátani ki, és ebben az esetben csillagszélnek hívják. A Nap részecskéinek áramlását a Nap csillagszélének is nevezhetjük, és ebben nem lesz hiba.
A koncepció története
Az ember tudományos elképzelése a világról folyamatosan változik. A korábbi dogmák és fogalmak tagadásának folyamata lehetővé teszi, hogy újból áttekintsük a meglévő valóságot.
A tudomány hosszú ideig minden csillag statikus koronáját tekintette. Vagyis a gravitációs erő egyensúlyba hozta a nukleáris és a termonukleáris robbanások nyomóerejét, és nem engedte, hogy a meleg anyag áramlik önmagából a környező térbe.
Az angol geofizikus és csillagász Sidney Chapman idején létrehozta és fejlesztette a napenergia stabilitásának elméletét. Hipotézise megosztotta az asztrofizikai közösséget. Mindez folytatódna a mi korunkban. Azonban találtak egy embert, aki határozottan és visszavonhatatlanul megcáfolta a híres tudós véleményét.
A neve Eugene Newman Parker. Az amerikai asztrofizikus záró ütést adott angol kollégája fogalmának. Úttörő fejlesztéseivel bizonyította az anyagnak a koronából történő kiáramlásának visszafordíthatatlanságát. Sőt, egy nagyon kíváncsi tény derült ki: ahogy elmozdulsz a Naptól, a napszél sebessége jelentősen megnő, elérve a szuperszonikus értékeket, majd csökken és stabilizálódik. Mellesleg, terjesztésének határait még nem határozták meg, és felfedezőikre várnak.
Az első bolygóközi űrhajón végzett mérések megerősítették Y. Parker helyes következtetéseit. Kicsit később a csillagászok hasonló csillagszeleket fedeztek fel számos galaxis szélességében.
Hogyan jelenik meg a napszél?
A pozitív és negatív töltésű részecskék keverékéből álló folyam megjelenésének oka a Nap belsejében állandóan képződő plazma. Ez a végtelenül bekövetkező fúziós reakciók eredményeként merül fel, a csillag közepét több tízmillió fokra felmelegítve. Az ily módon melegített ionizált gáz gyorsan kilép a feltételezett "korlátozott térfogatból", messze túlmutatva csillagrendszerünk határain.
Érdekes tény: ennek a térfogatnak a korlátait a gigantikus gravitációs erők okozzák, "mintha eltömítik a korlátlan térfogatú sok hidrogénbomba robbantását", ami a világítótest hatalmas méretéből fakad. És 109-szer nagyobb, mint a Föld. A folyamat eredményeként a nap koronája felmelegszik egymillió Celsius fokra, az „elmenekült szabadság” plazma mikro-robbanásának sorozata miatt.
2016 szeptemberében az NASA STEREO obszervatóriumokat használó amerikai tudósoknak először sikerült felismerniük a napszél előfordulásának folyamatát. Állításuk szerint a zajló víz felszabadulása megegyezik: először egy patak megy keresztül, majd külön részecskékre bomlik, amelyek egyre kisebbek lesznek, amíg gáznemű "felhő" képződik.
A jelenség vizsgálata
Hét évvel Y. Parker előtt, a nyugat-német csillagász, Ludwig Birman az üstökösfarkasok szerkezetét vizsgálva felvetette a nap corpuscularis sugárzásának létezését, amelyet ma napszélnek hívnak. A töltött részecskék áramlása, amely áthatol a koronális lyukakon (csillagunk felületén olyan területeket, amelyeket nem fed le mágneses mező), nyílt térbe rohan.
A napszél műszaki paramétereinek első mérését 1959-ben a Luna-2 szovjet bolygóközi automata állomáson végezték el.
Három évvel később az amerikai „Mariner-2” műhold hónapok óta kutatásokat folytatott egy egyedi űrjelenségről. A további vizsgálatokat a SOHO nemzetközi állomás és számos nemzeti menedzsment program folytatta - NASA, USA. A napszél kutatásával kapcsolatos tudományos tevékenység kibővítette láthatárát a Nap felszínétől a csillagrendszer széléig.
Napelemes sebesség
Nagyon fontos tudományos és gyakorlati érdeklődés a hidrogén plazma áramlásának mérése és tanulmányozása, amely a napszél alapját képezi.
Eredetileg a hélium, hidrogén, vas, szilícium, kén és számos más kémiai elem ionizált részecskéi 300-450 km / s sebességgel mozognak.
Érdekes tény: napsugárzás vagy koronális tömeg-kidobás során az áramlás sebessége 1200 km / s-ig növekszik! A napszél "napos hurrikánká" alakul, és egy sor egyedi természeti és fizikai jelenséget okoz.
A jövőben a patak szélsebessége megnő, elérve 400 - 800 km / s a Föld közelében (itt fejeződik be a gyorsulás). 150000 km / h (420 km / s) a Mars régióban. A sugárforrástól legfeljebb 10 milliárd km távolságra a napenergiával töltött részecskék mozgási sebessége megközelítőleg - 1 000 000 km / h (280 km / s). Ezenkívül a csillagközi közeg hatására gyengül.
A napszél dinamikáját két tényezõ befolyásolja: a nap vonzó erõi és a patak belsejében lévõ nyomás. A gyakorlati kutatásokkal alátámasztott számítások (az American Voyager - 1, - 2 "és a" Pioneer - 10, - 11 "repülései) megmutatták az ellentétesen töltött részecskék kiáramlásának sebességének állandóságát, amely már bolygónk keringési pályáján kívül található.
A napszél típusai
A nap ionizált áramlásának jellege rendezett, és két típusra osztható:
- nyugodt (lassú vagy gyors);
- felháborodott.
Nyugodt - lassú
Lassú napszél fordul elő lumenünk egyenlítőjének szélében, az ionizált gázok hőtágulási periódusaiban. A dinamikus folyamat felgyorsítja a koronális plazmát körülbelül 400 km / s szuperszonikus sebességre. Szerkezete szerint a lassú patak sűrűbb és szélesebb, mint a gyors.
Nyugodt - gyors
A koronális lyukak származnak a gyors napszélnek. A szél áramlása hónapokig eljárhat, „megtámadva” a Földet a Nap forgásszakaszának 27 napig tartó időszakos gyakoriságával.
Felháborodott
A zavart áramlások oka: magának a koronális kiürülésnek a megnyilvánulása, valamint a kompressziós helyek megjelenése a bolygóközi térben a közelgő koronális tömegkiömlések vagy gyors napenergia-szél előtt.
Bolygóközi sokkhullám
A kozmikus sokkhullám megjelenését előzi meg: a gyors napszél „támadása” egy „lassú testvéren”, a koronális részecskék töltött áramának ütközése a Föld magnetoszférájával, egy szupernóva robbantása, galaxisok ütközése.
Érdekes tény: másfél hónappal ezelőtt egy üzenet jelent meg, hogy a NASA képes volt megmérni a napszél sokkhullámának erősségét. Szekvenciálisan az űrbe helyezzük a 4 speciálisan felszerelt, a szükséges felszereléssel felszerelt, többlépcsős műholdakat; Az amerikai kutatók szó szerint „elkaptak” egy tudományos siker pillanatát. És kétszer: a kísérlet eredményeként a legmagasabb pontosságú adatokat nyertük a napenergia-részecskék mozgásának jellegére és paramétereire.
A lökéshullám egy gyorsan mozgó közeg (gáz) ütközési tartománya valamilyen akadálytól (például: a napszél a Föld magnetoszférájával), amely a bejövő áramlás fizikai paramétereinek (nyomás, sűrűség, hőmérséklet, részecskék töltöttségi szintjének) éles változásának „elejét” generálja. és számos egyéb mutató).
A szél terjedése az űrben
Távol távolabb az őseitől, a Napotól, a szél gyengül és több határ menti területen áthalad. Az elsőt 95 csillag távolságra távolítják el a csillagból (AU - csillagászati egység, amely megegyezik a Föld és a Nap közötti átlagos távolsággal és 149 598 100 ± 750 km).Az úgynevezett „sokkhullám határ”. Ez rajta van a napszél fékezése a szuperszonikus sebességektől.
Miután újabb 40 AU-t repült, az ionizált részecskék áramlása a csillagközi anyag hatására teljesen meggátolódik. A gátlás határát, amelyet az asztrofizikai folyamatok határoztak meg, heliopause-nak nevezzük. A heliopause által határolt térbeli régiót helioszférának nevezzük. Méretei nem azonosak:
- 73 a.u. déli oldalról;
- 85 a.u. északi oldalról.
Asztrofizikai adatokat a Voyager sorozat két amerikai űrhajójának elindítása révén szerezték meg, amelyeket a Naprendszer határainak tanulmányozására terveztek. A közelmúltban a Voyager 2 megerősítette a Voyager 1 adatait.
Napenergia és a föld
A napszél folyamatosan változó áramlása könnyen elpusztíthatja a Föld felszínén lévő összes életet. Az ilyen "félelmetes fegyverek" elleni védelem érdekében van egy "megbízható pajzs" egy magnetoszféra formájában. Ennek a konfrontációnak a paritása nagyon változó, és gyakran geomágneses viharokat okoz. Nem meglepő, hogy 1990-ben a „űr időjárás” kifejezés, amely elsősorban a Föld mágneses mezőjének jelenlegi állapotát tükrözi, vált napvilágra.
A helibiológia tudományának alkotója, amely a lámpatestnek a szárazföldi szervezetek létfontosságú funkcióira gyakorolt hatását vizsgálta, A. sz. Szovjet tudós Chizhevsky volt. Vele és számos más kutatónak köszönhetően sikerült megvilágítani a napenergia-aktivitás különbségeinek az emberi testre gyakorolt hatásait, növelni és csökkenteni a megművelt növények hozamát, megsokszorozni és csökkenteni a madarak, halak és állatok populációit.
Felfedezték és megvizsgálták a Nap Földre gyakorolt hatásainak ciklikusságát. A geomágneses háttér aktivitási szintjéről szóló rendszeres jelentések váltak közismerté. A krónikus betegségekben szenvedő emberek rendelkeznek a szükséges információkkal a megfelelő gyógyszer megfelelő időben történő szedéséhez. A modern növény- és állattenyésztés szintén „fegyveres” tudással, hogy tevékenységeit a lehető legoptimálisabban végezze.
Érdekes tény: N. S. Shcherbinsky megfigyelései szerint a sáskáknak a mezőkbe történő megérkezési gyakorisága egybeesik a Nap 11 éves ritmusával.
A tudomány megy előre, és felhívja a fiatalokat. Ma mindegyik megkaphatja egy heliobiológus specialitását, miután egy speciális felsőoktatási intézményben végzett.
A napszél okozta természeti jelenségek
A Föld körül repülő napszél sok természeti jelenséget okoz. Közülük: mágneses viharok, aurorák, a bolygó sugárzó övei. Nem olyan régen, a csillag ionizált részecskéinek áramlásának növekedéséből adódó tendenciát mutattak be a villámok számának növekedése.
Számos geofizikai jelenség létezik a napszél által. Számos helyen növekszik a föld felszínéből származó gáznemű radon kibocsátása, ami a légköri radioaktivitás növekedéséhez vezethet. Összefüggés van a napenergia-aktivitás és a földrengések számának növekedése között. A mágneses vihar jelentősen megváltoztatja a Föld felszínén az elektromos mezőt, és a légköri nyomás ugrásához vezet.
Napszél veszély
Az erős fénykibocsátás a lámpa felületéről megszakítja a rádiókommunikációt, zavarja a számítógépek működését, meghibásodást okoz a közüzemi hálózatokban, és „káros” elektromos áramot generál a fémszerkezetekben és eszközökben.
A napenergia-szél támadásai, amelyek sok problémát okoztak, szükségessé tette a bolygónk mágneses viharainak alapos megfigyelését és előrejelzését. Az időjárási szolgálatok világszerte fel vannak szerelve a szükséges felszereléssel, és folyamatosan jelzik a Föld mágneses háttérének ingadozásait. Kifejlesztettek egy technológiát a szeizmikus tevékenység jövőbeli fókuszainak azonosítására és a lakosság közvetlen veszélyének figyelmeztetésére.
Érdekes tény: Tudományos hipotézis van a víz előfordulásának a hold felszínén a napszélnek való kitettség miatt.A folyadék észlelése reményt és optimizmust teremt a legközelebbi űrszomszéd jövőbeli fejlődésének kilátásaiban.
A szél felhasználásának kilátásai
Az ilyen egyedülálló kozmikus jelenség, mint például a napszél, meglévő tulajdonságai fényében nagyon érdekes lesz gyakorlati alkalmazást találni rá.
Az ún. „Elektromos vitorla”, a „napvitorla” (a napszél töltött részecskéinek energiája miatt mozgó űrhajó) úttörője a finn tudós - Pekka Jahunen.
2013 tavaszán az ezzel az eszközzel felszerelt észt ESTCube-1 műholdat keringtették a pályára. Sajnos a kísérlet sikertelen volt, mivel a vitorla nem tudott kinyílni.
Vannak más csábító projektek is: a koronális anyagáramok felhasználása az információ továbbítására, vagy „ionosztatások” létrehozása a bolygók pályáin az elektromos energia előállításához.
Napunk jövője
A tudományos elemzés előrejelzést ad öt milliárd évre a világítótestünk létezéséről. Minden másodpercig elveszíti akár 600 millió tonna hidrogént, és arra van ítélve, hogy először egy vörös óriás, majd egy fehér törpe legyen. Mindeközben az összes energiatartalék kimerült hidrogén és hélium formájában. A leg kellemetlenebb dolog az, hogy a folyamatosan bővülő Nap megolvasztja a Merkúrot, a Vénust és esetleg a Földet. Mindenesetre az élet a bolygón teljesen eltűnik.
Az emberiség tehát köteles gondolkodni a jövőjéről és megszervezni az áttelepítést a Naprendszerünkön kívüli más világokba. Elkerülhetetlen. Nagyszerű elmék: Tsiolkovsky orosz tudós, Stephen Hawking brit asztrofizikus, erről közvetlenül beszélt. Hold, Mars, Ceres, Plútó - a potenciális kolóniák listája bővül. Tehát: "Hagyja, hogy a napszél fújjon a földlakók űrhajóinak vitorlájába, elárasztva az univerzum hatalmát!"