การสังเกตลมสุริยะจากอวกาศ
ในเดือนมกราคม 1959 ยานอวกาศ โซเวียต ลูนา 1 สังเกตเห็นลมสุริยะโดยตรงเป็นครั้งแรกและวัดความแรงของมันโดยใช้กับดักไอออนครึ่งซีก การค้นพบนี้สร้างขึ้นโดย Konstantin Gringauz ได้รับการตรวจสอบโดย Luna 2 , Luna 3 และการวัดที่ไกลกว่าของ Venera 1 สามปีต่อมานักธรณีฟิสิกส์ชาวอเมริกัน Marcia Neugebauer และผู้ทำงานร่วมกันทำการวัดโดยใช้ยานอวกาศ Mariner 2 เป็นตัวเลข
การจำลองตัวเลขครั้งแรกของลมสุริยะใน โซลาร์โคโรนารวมถึง เส้นสนามปิดและเปิด ดำเนินการโดย Pneuman และ Kopp ในปี 1971 สมการ magnetohydrodynamics ใน สถานะคงที่ ได้รับการแก้ไขซ้ำแล้วซ้ำอีกโดยเริ่มต้นด้วยค่าเริ่มต้น dipolarการกำหนดค่า
ในปี 1990 โพรบ Ulysses ถูกเปิดตัวเพื่อศึกษาลมสุริยะจากละติจูดสุริยะสูง การสังเกตการณ์ก่อนหน้านี้เกิดขึ้นที่หรือใกล้กับ eclipticplane ของระบบสุริยะ
ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 เครื่องมืออัลตราไวโอเลต Coronal Spectrometer (UVCS) บนเครื่อง SOHO ยานอวกาศได้สังเกตบริเวณความเร่งของลมสุริยะที่พุ่งออกมาจากขั้วของดวงอาทิตย์และพบว่าลมเร่งเร็วกว่าที่คิดได้จากการขยายตัวทางอุณหพลศาสตร์เพียงอย่างเดียว แบบจำลองของปาร์คเกอร์คาดการณ์ว่าลมน่าจะเปลี่ยนไปเป็นการไหลเหนือเสียงที่ระดับความสูงประมาณสี่ รัศมีแสงอาทิตย์ (ประมาณ 3,000,000 กม.) จากโฟโตสเฟียร์ (พื้นผิว); แต่การเปลี่ยนแปลง (หรือ “จุดโซนิค”) ดูเหมือนจะต่ำลงมากบางทีอาจมีรัศมีสุริยะเพียงรัศมีเดียว (ประมาณ 700,000 กม.) เหนือโฟโตสเฟียร์ซึ่งบ่งชี้ว่ากลไกเพิ่มเติมบางอย่างเร่งให้ลมสุริยะออกไปจากดวงอาทิตย์ การเร่งความเร็วของลมที่เร็วนั้นยังไม่เป็นที่เข้าใจและไม่สามารถอธิบายได้อย่างสมบูรณ์ตามทฤษฎีของปาร์คเกอร์ อย่างไรก็ตามคำอธิบายความโน้มถ่วงและแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับการเร่งความเร็วนี้มีรายละเอียดอยู่ในกระดาษก่อนหน้านี้ในปี 1970 ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ , Hannes Alfvén .
ภารกิจ STEREO เปิดตัวในปี 2549 เพื่อศึกษาการพุ่งออกของมวลโคโรนาและโซลาร์โคโรนาโดยใช้ stereoscopy จากระบบภาพสองระบบที่แยกกันอย่างกว้างขวาง ยานอวกาศ STEREO แต่ละลำมีเครื่องถ่ายภาพแบบเฮลิโอสเฟียร์สองตัว: กล้องสนามกว้างที่มีความไวสูงซึ่งสามารถถ่ายภาพลมสุริยะได้เองโดยใช้ ทอมสันโปรย จากแสงอาทิตย์จากอิเล็กตรอนอิสระ ภาพยนตร์จาก STEREO เผยให้เห็นลมสุริยะใกล้สุริยุปราคาขณะที่กระแสน้ำไหลเชี่ยวขนาดใหญ่
พล็อตแสดงอัตราการตรวจจับอนุภาคลมสุริยะที่ลดลงอย่างมากโดยยานโวเอเจอร์ 1
ยานสำรวจ ยานโวเอเจอร์ 1 ถึงจุดสิ้นสุดของลมสุริยะ “ฟอง” ใน 2555 ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่การตรวจจับลมสุริยะลดลงอย่างรวดเร็ว การสังเกตการณ์ที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นในหกปีต่อมาโดย Voyager 2 .
ในปี 2018 NASA ได้เปิดตัว Parker Solar Probe ซึ่งตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่ Eugene Parker นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ชาวอเมริกันในภารกิจศึกษาโครงสร้างและ พลวัตของโคโรนาสุริยะในความพยายามที่จะเข้าใจกลไกที่ทำให้อนุภาคได้รับความร้อนและเร่งเป็นลมสุริยะ ในระหว่างการปฏิบัติภารกิจเจ็ดปียานสำรวจจะทำการโคจรรอบดวงอาทิตย์ยี่สิบสี่รอบโดยผ่านเข้าไปในโคโรนาด้วย perihelion ของวงโคจรแต่ละอันในที่สุดจะผ่านภายใน 0.04 หน่วยดาราศาสตร์ ของดวงอาทิตย์ พื้นผิว เป็นยานอวกาศของ NASA ลำแรกที่ได้รับการตั้งชื่อตามบุคคลที่มีชีวิตและ Parker เมื่ออายุ 91 ปีอยู่ในมือเพื่อสังเกตการณ์การเปิดตัว
การเร่งความเร็ว
ในขณะที่ลมสุริยะรุ่นแรกอาศัยลมเป็นหลัก พลังงานความร้อน ในการเร่งวัสดุภายในปี 1960 เป็นที่ชัดเจนว่าการเร่งความเร็วด้วยความร้อนเพียงอย่างเดียวไม่สามารถอธิบายถึงความเร็วลมสุริยะที่สูงได้ จำเป็นต้องมีกลไกการเร่งความเร็วที่ไม่ทราบสาเหตุเพิ่มเติมและน่าจะเกี่ยวข้องกับ สนามแม่เหล็ก ในบรรยากาศสุริยะ
โคโรนา ของดวงอาทิตย์หรือชั้นนอกส่วนขยายเป็นบริเวณของพลาสมาที่ได้รับความร้อนสูงกว่า megakelvin อันเป็นผลมาจากการชนกันด้วยความร้อนอนุภาคภายในโคโรนาชั้นในจะมีช่วงและการกระจายของความเร็วที่อธิบายโดย การกระจายแบบ Maxwellian ความเร็วเฉลี่ยของอนุภาคเหล่านี้อยู่ที่ประมาณ 145 กม. / วินาทีซึ่งต่ำกว่าความเร็วหลบหนี ของแสงอาทิตย์ ที่ 618 กม. / วินาที อย่างไรก็ตามอนุภาคบางส่วนมีพลังงานเพียงพอที่จะไปถึงความเร็วขั้ว 400 กม. / วินาทีซึ่งทำให้สามารถป้อนลมสุริยะได้ ที่อุณหภูมิเดียวกันอิเล็กตรอนเนื่องจากมวลที่เล็กกว่ามากทำให้ถึงความเร็วในการหลบหนีและสร้างสนามไฟฟ้าที่เร่งไอออนให้ห่างจากดวงอาทิตย์มากขึ้น
จำนวนอนุภาคทั้งหมดที่พัดพาออกไปจากดวงอาทิตย์โดย ลมสุริยะประมาณ 1.3 × 10 ต่อวินาที ดังนั้นการสูญเสียมวลรวมในแต่ละปีจึงอยู่ที่ประมาณ (2–3) × 10 มวลแสงอาทิตย์ หรือประมาณ 1.3–1.9 ล้านตันต่อวินาที สิ่งนี้เทียบเท่ากับการสูญเสียมวลเท่ากับโลกทุกๆ 150 ล้านปี อย่างไรก็ตามมีเพียง 0.01% ของมวลทั้งหมดของดวงอาทิตย์ที่สูญเสียไปกับลมสุริยะ ดาวดวงอื่นมีลมดาวฤกษ์ แรงกว่ามาก ซึ่งส่งผลให้อัตราการสูญเสียมวลสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
คุณสมบัติและโครงสร้าง
คิดว่าจะแสดงลมสุริยะจากดาว LL Orionis ที่สร้าง ธนูช็อต (ส่วนโค้งสว่าง)
ลมสุริยะที่เร็วและช้า
พบว่าลมสุริยะมีอยู่ในสองสถานะพื้นฐานเรียกว่าลมสุริยะช้าและลมสุริยะเร็วแม้ว่าความแตกต่างของมันจะขยายออกไปไกลกว่าความเร็วของมันก็ตาม ในอวกาศใกล้โลกลมสุริยะที่เคลื่อนที่ช้าจะมีความเร็ว 300–500 กม. / วินาทีอุณหภูมิ ~ 100 MK และองค์ประกอบที่ใกล้เคียงกับโคโรนา ในทางตรงกันข้ามลมสุริยะเร็วมีความเร็วปกติ 750 กม. / วินาทีอุณหภูมิ 800 MK และเกือบจะตรงกับองค์ประกอบของโฟโตสเฟียร์ ของดวงอาทิตย์ ลมสุริยะพัดช้ามีความหนาแน่นมากกว่าสองเท่าและแปรปรวนในธรรมชาติมากกว่าลมสุริยะเร็ว
ลมสุริยะที่หมุนช้าดูเหมือนจะเกิดจากบริเวณรอบ ๆ เส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ที่เรียกว่า “แถบลำแสง” ที่โคโรนาลสตรีมเมอร์ผลิตโดยฟลักซ์แม่เหล็กเปิดไปยังเฮลิโอสเฟียร์พาดทับลูปแม่เหล็กแบบปิด โครงสร้างของหลอดเลือดหัวใจที่แน่นอนเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของลมสุริยะอย่างช้าๆและวิธีการปล่อยวัสดุยังคงอยู่ในการถกเถียงกัน การสังเกตดวงอาทิตย์ระหว่างปี 2539 ถึง 2544 แสดงให้เห็นว่าการปล่อยลมสุริยะช้าเกิดขึ้นที่ละติจูดสูงถึง 30–35 °ในช่วง ต่ำสุดของสุริยะ (ช่วงที่มีกิจกรรมแสงอาทิตย์ต่ำสุด) จากนั้นขยายไปยังขั้วตาม วัฏจักรสุริยะเข้าใกล้สูงสุด ที่ สุริยะสูงสุด เสายังปล่อยลมสุริยะอย่างช้าๆ
ลมสุริยะเร็วเกิดจาก ช่องโคโรนา ซึ่งเป็นพื้นที่คล้ายช่องทางของทุ่งโล่ง เส้นในสนามแม่เหล็ก ของดวงอาทิตย์ เส้นเปิดดังกล่าวแพร่หลายโดยเฉพาะบริเวณขั้วแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ แหล่งกำเนิดพลาสมาคือสนามแม่เหล็กขนาดเล็กที่สร้างขึ้นโดย เซลล์พาความร้อน ในบรรยากาศสุริยะ ช่องเหล่านี้กักขังพลาสมาและขนส่งไปยังคอแคบของช่องทางโคโรนาซึ่งอยู่เหนือโฟโตสเฟียร์เพียง 20,000 กม. พลาสม่าจะถูกปล่อยลงในช่องทางเมื่อเส้นสนามแม่เหล็กเหล่านี้เชื่อมต่อใหม่
ความดัน
ลมออกแรงดันที่ 1 AU โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 1–6 nPa ((1–6) × 10 N / m) แม้ว่าจะสามารถเปลี่ยนแปลงได้ง่ายนอกช่วงนั้น
ram pressure คือ function ของความเร็วลมและความหนาแน่น สูตรคือ
P = mp ⋅ n ⋅ V 2 = 1.6726 × 10 – 6 ⋅ n ⋅ V 2 {\ displaystyle P = m_ {p} \ cdot n \ cdot V ^ {2} = 1.6726 \ คูณ 10 ^ {-6} \ cdot n \ cdot V ^ {2}}
โดยที่ m p คือมวล โปรตอน ความดัน P อยู่ใน nPa (นาโนปาสคาล) n คือ ความหนาแน่นของอนุภาค / ซม. และ V คือความเร็วในหน่วยกม. / วินาทีของลมสุริยะWikipedia site:th.nipponkaigi.net
