ما هي الرياح الشمسية؟

في كل لحظة ، تشع الشمس في الفضاء تيارًا من الجسيمات المتأينة المنبعثة من الطبقة الخارجية (الهالة الشمسية) بسرعة هائلة تصل إلى 1200 كم / ثانية. تحيط "دواماتها" اللامتناهية بالأرض ، وتتخلل مساحة النظام الشمسي ، بل وتتجاوز حدودها. يمكن لجميع النجوم انبعاثها ، وفي هذه الحالة تسمى الرياح النجمية. يمكن أيضًا أن يسمى تدفق جزيئات الشمس الرياح النجمية للشمس ولن يكون هناك خطأ في ذلك.

تاريخ المفهوم

تخضع الفكرة العلمية للشخص حول العالم باستمرار للتغييرات. إن عملية إنكار العقائد والمفاهيم السابقة تجعل من الممكن إلقاء نظرة جديدة على الواقع الحالي.

لفترة طويلة ، اعتبر العلم التاج الثابت لأي نجم. أي ، يبدو أن قوة الجاذبية توازن بين قوة الضغط والانفجارات النووية والحرارية النووية ، ولم تسمح بتدفق تدفقات المادة الحمراء الساخنة من نفسها إلى الفضاء المحيط.

قام الجيوفيزيائي والفلكي الإنجليزي سيدني تشابمان في وقته بإنشاء وتطوير نظرية استقرار الغلاف الجوي الشمسي. قسمت فرضيته مجتمع الفيزياء الفلكية. كل هذا سيستمر في عصرنا. ومع ذلك ، تم العثور على رجل نفى بحزم وبصورة لا رجعة فيها آراء العالم الشهير.

اسمه يوجين نيومان باركر. وجه الفيزيائي الفلكي الأمريكي ضربة ساحقة لمفهوم زميله الإنجليزي. مع تطوره الرائد ، تمكن من إثبات عدم رجوع تدفق المادة من التاج. علاوة على ذلك ، ظهرت حقيقة غريبة للغاية: عندما تبتعد عن الشمس ، تزداد سرعة الرياح الشمسية بشكل كبير ، وتصل إلى قيم تفوق سرعة الصوت ، ثم تنخفض وتصبح مستقرة. بالمناسبة ، لم يتم بعد تحديد حدود توزيعها وهم بانتظار مكتشفاتهم.

أكدت القياسات التي أجريت على أول مركبة فضائية بين الكواكب الاستنتاجات الصحيحة لـ Y. Parker. بعد ذلك بقليل ، اكتشف علماء الفلك رياحاً نجميًا مماثلة في اتساع عدد من المجرات.

كيف تظهر الرياح الشمسية؟

سبب ظهور تيار يتكون من خليط من الجسيمات الموجبة والسالبة هو البلازما التي تتشكل باستمرار داخل الشمس. ينشأ نتيجة للتفاعلات التي لا نهاية لها للانصهار النووي الحراري ، وتسخين مركز النجم إلى عدة عشرات الملايين من درجات مئوية. يسخن الغاز المتأين بهذه الطريقة بسرعة "الحجم المحدود" المشروط ، ويطير بعيدًا عن حدود نظامنا النجمي.

حقيقة مثيرة للاهتمام: حدود هذا الحجم ترجع إلى قوى الجاذبية الضخمة ، "كما لو كانت تسد انفجارات العديد من القنابل الهيدروجينية ذات الحجم غير المحدود" ، الناشئة عن الحجم الهائل لمصباحنا. وهي أكبر 109 مرة من الأرض. نتيجة العملية هي تسخين هالة الشمس إلى مليون درجة مئوية ، بسبب سلسلة من الانفجارات الدقيقة للبلازما التي "تحررت".

في سبتمبر 2016 ، تمكن العلماء الأمريكيون الذين يستخدمون مراصد ناسا ستريو لأول مرة من اكتشاف عملية حدوث الرياح الشمسية. ووفقًا لبيانهم ، فإن ما يحدث مطابق لإطلاق الماء: أولاً يتدفق التيار في تيار واحد ، ثم ينقسم إلى جزيئات منفصلة ، والتي تصبح أصغر وأصغر حتى تتشكل "سحابة" غازية.

دراسة الظاهرة

قبل سبع سنوات من يو ، اقترح باركر ، عالم الفلك الألماني الغربي لودفيغ بيرمان ، الذي درس بنية ذيول المذنب ، وجود إشعاع جسدي من الشمس ، يُطلق عليه الآن الريح الشمسية. يندفع تيار من الجسيمات المشحونة ، يخترق الثقوب الإكليلية (مناطق على سطح نجمنا غير مغطاة بمجال مغناطيسي) ، إلى الفضاء المفتوح.

تم إجراء أول قياس للمعلمات التقنية للرياح الشمسية في المحطة الأوتوماتيكية الكواكب السوفيتية لونا -2 عام 1959.

بعد ثلاث سنوات ، أجرى القمر الصناعي الأمريكي "Mariner-2" شهورًا من البحث حول ظاهرة فضائية فريدة. استمرت الدراسات الأخرى من قبل المحطة الدولية SOHO وعدد من برامج الإدارة الوطنية - ناسا ، الولايات المتحدة الأمريكية. وسع النشاط العلمي في دراسة الرياح الشمسية آفاقها من سطح الشمس إلى حافة النظام النجمي.

سرعة الرياح الشمسية

من الأهمية العلمية والعملية الكبيرة القياس ، وكذلك دراسة قوانين الحركة لتدفق بلازما الهيدروجين ، التي تشكل أساس الرياح الشمسية.
في الأصل تتحرك الجسيمات المتأينة للهليوم والهيدروجين والحديد والسيليكون والكبريت وعدد من العناصر الكيميائية الأخرى بسرعة 300-450 كم / ثانية.

حقيقة مثيرة للاهتمام: أثناء التوهجات الشمسية أو الكتل الاكليلية ، تزداد سرعة التدفق ، حتى 1200 كم / ثانية! تتحول الرياح الشمسية إلى "إعصار شمسي" ، مما يتسبب في مجموعة كاملة من الظواهر الطبيعية والفيزيائية الفريدة.

في المستقبل ، تزيد سرعة الرياح الشمسية للتيار ، وتصل 400-800 كم / ثانية بالقرب من الأرض (هذا حيث ينتهي تسارعه). 1،500،000 كم / ساعة (420 كم / ثانية) في منطقة المريخ. على مسافة تصل إلى 10 مليار كيلومتر من مصدر الإشعاع ، فإن سرعة حركة الجسيمات المشحونة بالطاقة الشمسية هي تقريبًا - 1،000،000 كم / ساعة (280 كم / ثانية). علاوة على ذلك ، تحت تأثير الوسط النجمي ، يضعف.

تتأثر ديناميكيات الرياح الشمسية بعاملين: القوى الجذابة للشمس والضغط داخل التيار. أظهرت الحسابات ، المدعومة بالبحث العملي (رحلات فوييجر الأمريكية - 1 ، - 2 "و" بايونير - 10 ، - 11 ") ثبات سرعة تدفق الجسيمات المشحونة في الاتجاه المعاكس خارج مدار كوكبنا.

أنواع الرياح الشمسية

يتم ترتيب طبيعة التدفق المتأين للشمس وتنقسم إلى نوعين:

• هادئ (بطيء أو سريع) ؛
• غاضب.

الهدوء - بطيء

تحدث الرياح الشمسية البطيئة في أحشاء خط الاستواء الخاص بنا خلال فترات التمدد الحراري للغازات المتأينة. تسرع العملية الديناميكية البلازما الإكليلية إلى سرعات تفوق سرعة الصوت بحوالي 400 كم / ثانية. في هيكله ، يكون التدفق البطيء أكثر كثافة وأوسع من التدفق السريع.

الهدوء - سريع

الثقوب الاكليلية هي مهد الرياح الشمسية السريعة. يمكن أن تنتهي تدفقات هذه الرياح لأشهر ، "مهاجمة" الأرض بتواتر دوران الشمس لمدة 27 يومًا.

غاضب

سبب التدفقات المضطربة هو: مظهر القذف الإكليلي نفسه ، وكذلك ظهور مواقع الضغط في الفضاء بين الكواكب قبل عمليات طرد الكتلة التاجية القادمة أو الرياح الشمسية السريعة.

موجة صدمة بين الكواكب

يسبق ظهور موجة صدمة كونية: "هجوم" من رياح شمسية سريعة على "الأخ البطيء" ، تصادم تيار مشحون من الجسيمات الإكليلية مع الغلاف المغناطيسي للأرض ، انفجار مستعر أعظم ، اصطدام المجرات.

حقيقة مثيرة للاهتمام: قبل شهر ونصف ، ظهرت رسالة مفادها أن وكالة ناسا كانت قادرة على قياس قوة موجة صدمة الرياح الشمسية. توضع في الفضاء 4 بالتسلسل مجهز تجهيزًا خاصًا ومجهزًا بالمعدات اللازمة والأقمار الصناعية متعددة المقاييس ؛ الباحثون الأمريكيون حرفيا "حوصروا" لحظة نجاح علمي. والمزدوج: نتيجة التجربة ، تم الحصول على بيانات بأعلى دقة عن طبيعة ومعلمات حركة الجسيمات الشمسية.

موجة الصدمة هي منطقة تصادم وسط سريع الحركة (غاز) مع نوع من العوائق (على سبيل المثال: الرياح الشمسية مع الغلاف المغناطيسي للأرض) ، وتولد "جبهة" من تغير حاد في المعلمات الفيزيائية للتدفق الوارد (الضغط والكثافة ودرجة الحرارة ومستوى شحنة الجسيمات وعدد من المؤشرات الأخرى).

انتشار الرياح الشمسية في الفضاء

إذا ابتعدت عن "سلفها" - الشمس ، تضعف الريح وتمر عبر عدة مناطق حدودية. يتم إزالة أولهم من النجم على مسافة 95 AU (AU - وحدة فلكية تساوي متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس وتبلغ 149598100 ± 750 كم).ما يسمى "حدود موجة الصدمة". إنها عليها كبح الرياح الشمسية من سرعات تفوق سرعة الصوت.

بعد أن طارت 40 AU أخرى ، تم منع تدفق الجسيمات المتأينة تحت تأثير المادة بين النجوم تمامًا. تسمى حدود التثبيط التي تحددها العمليات الفيزيائية الفلكية heliopause. تسمى المنطقة المكانية التي يحدها الهليوبوسفير الغلاف الشمسي. أبعاده ليست هي نفسها:

• 73 أ. من الجانب الجنوبي.
• 85 au.u. من الجانب الشمالي.

تم الحصول على البيانات الفيزيائية الفلكية بفضل إطلاق مركبتين فضائيتين أمريكيتين من سلسلة فوييجر ، المصممة لدراسة حدود النظام الشمسي. في الآونة الأخيرة ، أكدت Voyager 2 بيانات Voyager 1.

الرياح الشمسية والأرض

يمكن لتدفقات الرياح الشمسية المتغيرة باستمرار أن تدمر جميع أشكال الحياة على سطح الأرض. للحماية من مثل هذا "السلاح الهائل" هناك "درع موثوق" في شكل الغلاف المغناطيسي. إن تكافؤ هذه المواجهة متغير تمامًا وغالبًا ما يسبب العواصف المغنطيسية الأرضية. ليس من المستغرب أن يصبح مصطلح "طقس الفضاء" في عام 1990 ، والذي يعكس بشكل أساسي الحالة الحالية للمجال المغناطيسي للأرض ، ذا صلة.

كان العالم السوفياتي أ.ل.تشيزيفسكي هو مبتكر علم الأحياء الحيوية ، الذي يدرس تأثير النجم على الوظائف الحيوية للكائنات الأرضية. بفضله وعدد من الباحثين الآخرين ، كان من الممكن توضيح القوانين التي تحكم آثار الاختلافات في النشاط الشمسي على جسم الإنسان ، وزيادة وتقليل غلة النباتات المزروعة ، ومضاعفة وتقليل أعداد الطيور والأسماك والحيوانات.

تم اكتشاف ودوران فترات تأثير الشمس على الأرض. أصبحت التقارير المنتظمة لمستوى نشاط الخلفية المغنطيسية الأرضية شائعة. الأشخاص الذين يعانون من أمراض مزمنة لديهم المعلومات اللازمة لتناول الدواء الصحيح في الوقت المناسب. كما أن الإنتاج الحديث للمحاصيل والماشية "مسلح" بالمعرفة من أجل إجراء أنشطته على النحو الأمثل.
حقيقة مثيرة للاهتمام: وفقًا لملاحظات N. S. Shcherbinsky ، يتزامن تواتر وصول الجراد في الحقول مع إيقاع الشمس لمدة 11 عامًا.

العلم يمضي قدما ويدعو الشباب. اليوم ، يمكن لكل واحد منهم الحصول على تخصص أخصائي علم الأحياء بعد تخرجه من مؤسسة تعليمية عليا متخصصة.

الظواهر الطبيعية التي تسببها الرياح الشمسية

تسبب الرياح الشمسية التي تطير حول الأرض الكثير من الظواهر الطبيعية. من بينها: العواصف المغناطيسية والشفق القطبي والأحزمة الإشعاعية للكوكب. منذ وقت ليس ببعيد ، تم الكشف عن نمط في زيادة عدد البرق من زيادة في تدفق الجسيمات المتأينة لنجمنا.

هناك عدد من الظواهر الجيوفيزيائية الناتجة عن الرياح الشمسية. في بعض الأماكن ، سيزيد ناتج الرادون الغازي من سطح الأرض ، مما قد يؤدي إلى زيادة النشاط الإشعاعي في الغلاف الجوي. هناك ارتباط بين النشاط الشمسي وزيادة عدد الزلازل. تغير العاصفة المغناطيسية بشكل كبير المجال الكهربائي على سطح الأرض وتؤدي إلى قفزات في الضغط الجوي.

خطر الرياح الشمسية

تؤدي الانبعاثات القوية من سطح الإنارة إلى تعطيل الاتصالات اللاسلكية ، وتتداخل مع تشغيل أجهزة الكمبيوتر ، وتتسبب في حدوث أعطال في شبكات المرافق ، وتولد تيارات كهربائية "ضارة" في الهياكل والأجهزة المعدنية.

خلقت تهديدات هجمات الرياح الشمسية ، التي أدت إلى العديد من المشاكل ، الحاجة إلى المراقبة الدقيقة والتنبؤ بالعواصف المغناطيسية على كوكبنا. تم تجهيز خدمات الطقس في جميع أنحاء العالم بالمعدات اللازمة ، وتشير باستمرار إلى تقلبات الخلفية المغناطيسية للأرض. وقد تم تطوير تقنية لتحديد بؤر النشاط الزلزالي في المستقبل وتحذير السكان من خطر وشيك.

حقيقة مثيرة للاهتمام: هناك فرضية علمية لحدوث الماء على سطح القمر بسبب تأثير الرياح الشمسية.الكشف عن السائل يثير الأمل والتفاؤل في آفاق التنمية المستقبلية لأقرب "جار" الفضاء.

آفاق استخدام الرياح الشمسية

في ضوء جميع الميزات الموجودة لظاهرة كونية فريدة مثل الرياح الشمسية ، يصبح من المثير للاهتمام للغاية العثور على تطبيق عملي لها.
كان العالم الفنلندي بيكا جانهونون هو الرائد في إنشاء ما يسمى "الشراع الكهربائي" ، "الشراع الشمسي" (وهي مركبة فضائية تتحرك بسبب طاقة جزيئات الرياح الشمسية المشحونة).

في ربيع عام 2013 ، تم إطلاق القمر الصناعي الإستوني ESTCube-1 المجهز بهذا الجهاز إلى المدار. لسوء الحظ ، فشلت المحاولة ، حيث تعذر فتح الشراع.

هناك مشاريع مغرية أخرى: استخدام تيارات من المواد التاجية لنقل المعلومات ، أو إنشاء "الأيونوستونات" في مدارات الكواكب لتوليد الطاقة الكهربائية.

مستقبل شمسنا

يعطي التحليل العلمي توقعات لمدة 5 مليارات سنة من وجود النجم لدينا. يفقد كل ثانية ما يصل إلى 600 مليون طن من الهيدروجين ، محكوم عليه أن يصبح أول عملاق أحمر ، ثم قزم أبيض. على طول الطريق ، بعد استنفاد جميع احتياطيات الطاقة في شكل هيدروجين وهليوم. الشيء الأكثر إزعاجًا هو أن الشمس المتوسعة باستمرار سوف تذوب عطارد والزهرة وربما الأرض. على أي حال ، ستختفي الحياة على هذا الكوكب تمامًا.

لذا ، فإن البشرية ملزمة بالتفكير في مستقبلها وتنظيم إعادة التوطين في عوالم أخرى خارج نظامنا الشمسي. إنه أمر لا مفر منه. العقول العظيمة: تحدث العالم الروسي تسيولكوفسكي وعالم الفيزياء الفلكية البريطاني ستيفين هوكينج مباشرة عن هذا. القمر ، المريخ ، سيريس ، بلوتو - تتوسع قائمة المستعمرات المحتملة. لذا: "دع الرياح الشمسية تهب على أشرعة سفن الفضاء من الأرض ، وتقتحم اتساع الكون!"