Der Sonnenwind ist ein Strom von beladenen aus der oberen Atmosphäre der Sonne vertriebenen Partikeln. Es besteht größtenteils aus Elektronen und Protonen mit Energien gewöhnlich zwischen 1.5 und 10 keV. Der Strom von Partikeln ändert sich in der Temperatur und Geschwindigkeit mit der Zeit. Diese Partikeln können dem Ernst der Sonne wegen ihrer hohen kinetischen Energie und der hohen Temperatur der Korona entkommen.

Der Sonnenwind schafft den heliosphere, eine riesengroße Luftblase im interstellaren Medium, das das Sonnensystem umgibt. Andere Phänomene schließen Geomagnetic-Stürme ein, die Macht-Bratrost auf der Erde, die Aurora (nördliche und südliche Lichter), und die Plasmaschwänze von Kometen herausschlagen können, die immer weg von der Sonne hinweisen.

Geschichte

Der dauernde Strom von Partikeln, die äußer von der Sonne fließen, wurde zuerst vom britischen Astronomen Richard C. Carrington angedeutet. 1859 haben Carrington und Richard Hodgson unabhängig die erste Beobachtung dessen gemacht, was später ein Sonnenaufflackern genannt würde. Das ist ein plötzlicher Ausbruch der Energie von der Atmosphäre der Sonne. Am folgenden Tag wurde ein Geomagnetic-Sturm beobachtet, und Carrington hat vermutet, dass es eine Verbindung geben könnte. George Fitzgerald hat später vorgeschlagen, dass Sache regelmäßig weg von der Sonne beschleunigt wurde und die Erde nach mehreren Tagen erreichte.

1910 hat britischer Astrophysiker Arthur Eddington im Wesentlichen die Existenz des Sonnenwinds vorgeschlagen, ohne es, in einem Kommentar zu einem Artikel über den Kometen Morehouse zu nennen. Die Idee hat nie völlig Anklang gefunden, wenn auch Eddington auch einen ähnlichen Vorschlag an einer Königlichen Einrichtungsadresse im vorherigen Jahr gemacht hatte. Im letzten Fall hat er verlangt, dass das vertriebene Material aus Elektronen bestanden hat, während in seiner Studie des Kometen Morehouse er sie angenommen hat, Ionen zu sein. Die erste Person, um darauf hinzuweisen, dass sie beide waren, war norwegischer Physiker Kristian Birkeland. Seine Geomagnetic-Überblicke haben gezeigt, dass auroral Tätigkeit fast ununterbrochen war. Da diese Anzeigen und andere geomagnetic Tätigkeit durch Partikeln von der Sonne erzeugt wurden, hat er beschlossen, dass die Erde ständig durch "Strahlen von elektrischen durch die Sonne ausgestrahlten Körperchen" bombardiert wurde. 1916 hat Birkeland vorgeschlagen, dass "Aus einem physischen Gesichtspunkt es am wahrscheinlichsten ist, dass Sonnenstrahlen weder exklusiv negative noch positive Strahlen, aber von beiden Arten sind". Mit anderen Worten besteht der Sonnenwind sowohl aus negativen Elektronen als auch aus positiven Ionen. Drei Jahre später 1919 hat Frederick Lindemann auch vorgeschlagen, dass Partikeln von beider Widersprüchlichkeit, Protonen sowie Elektronen, aus der Sonne kommen.

Um die 1930er Jahre hatten Wissenschaftler beschlossen, dass die Temperatur der Sonnenkorona eine Million Grad Celsius wegen der Weise sein muss, wie es in den Raum (wie gesehen, während Gesamteklipsen) hervorgetreten ist. Später hat spektroskopische Arbeit diese außergewöhnliche Temperatur bestätigt. Mitte der 1950er Jahre hat der britische Mathematiker Sydney Chapman die Eigenschaften eines Benzins bei solch einer Temperatur berechnet und hat beschlossen, dass es solch ein herrlicher Leiter der Hitze war, dass es Ausweg in den Raum außer der Bahn der Erde erweitern muss. Auch in den 1950er Jahren ist ein deutscher Wissenschaftler genannt Ludwig Biermann interessiert für die Tatsache geworden, dass ganz gleich, ob ein Komet zu oder weg von der Sonne angeführt wird, sein Schwanz immer weg von der Sonne hinweist. Biermann hat verlangt, dass das geschieht, weil die Sonne einen unveränderlichen Strom von Partikeln ausstrahlt, der den Schwanz des Kometen wegschiebt. Wilfried Schröder fordert in seinem Buch, Wer Entdeckte Zuerst den Sonnenwind? Dass der deutsche Astronom Paul Ahnert erst war, um Sonnenwind mit der Komet-Schwanz-Richtung zu verbinden, die auf Beobachtungen des Kometen Whipple-Fedke (1942g) gestützt ist.

Eugene Parker hat begriffen, dass die Hitze, die von der Sonne im Modell des Hausierers und dem Komet-Schwanz fließt, der von der Sonne in der Hypothese von Biermann wegbläst, das Ergebnis desselben Phänomenes sein musste, das er den "Sonnenwind" genannt hat. Parker hat gezeigt, dass, wenn auch die Korona der Sonne durch den Sonnenernst stark angezogen wird, es solch ein guter Leiter der Hitze ist, dass es noch in großen Entfernungen sehr heiß ist. Da Ernst schwach wird, als die Entfernung von der Sonne zunimmt, flüchtet die Außenkranz-Atmosphäre Überschall-in den interstellaren Raum. Außerdem war Parker die erste Person, um zu bemerken, dass die schwach werdende Wirkung des Ernstes dieselbe Wirkung auf den hydrodynamischen Fluss wie eine Schnauze von de Laval hat: Es regt einen Übergang vom Unterschall-bis Überschallfluss an.

Die Opposition gegen die Hypothese von Parker auf dem Sonnenwind war stark. Das Papier, das er der Astrophysical Zeitschrift 1958 vorgelegt hat, wurde von zwei Rezensenten zurückgewiesen. Es wurde vom Redakteur Subrahmanyan Chandrasekhar gespart (wer später den 1983-Nobelpreis in der Physik erhalten hat).

Im Januar 1959 sowjetischer Satellitenluna hat 1 erster direkt den Sonnenwind beobachtet und hat seine Kraft gemessen. Sie wurden durch hemispherical Ion-Fallen entdeckt.

Die Entdeckung, die von Konstantin Gringauz gemacht ist, wurde von Luna 2, Luna 3 und durch die entfernteren Maße von Venera 1 nachgeprüft.

Drei Jahre später wurde sein Maß von Amerikanern (Neugebauer und Mitarbeiter) das Verwenden des Seemannes 2 Raumfahrzeuge durchgeführt.

Jedoch wird die Beschleunigung des schnellen Winds noch immer nicht verstanden und kann durch die Theorie von Parker nicht völlig erklärt werden. Über die elektromagnetische und Gravitationserklärung für diese Beschleunigung wird jedoch in einer früheren Zeitung vor 1970 Hofdichter von Nobel für die Physik, Hannes Alfvén ausführlich berichtet.

Die erste numerische Simulation des Sonnenwinds in der Sonnenkorona einschließlich geschlossener und offener Feldlinien wurde von Pneuman und Knopp 1971 durchgeführt. Die magnetohydrodynamics Gleichungen im unveränderlichen Staat wurden wiederholend gelöst, mit einer anfänglichen zweipoligen Konfiguration anfangend.

Gegen Ende der 1990er Jahre das Ultraviolette Kranz-Spektrometer (UVCS) Instrument an Bord hat das SOHO Raumfahrzeug das Beschleunigungsgebiet des schnellen Sonnenwinds beobachtet, der von den Polen der Sonne ausgeht und hat gefunden, dass sich der Wind viel schneller beschleunigt, als es durch die thermodynamische Vergrößerung allein verantwortlich gewesen werden kann. Das Modell von Parker hat vorausgesagt, dass der Wind den Übergang zum Überschallfluss an einer Höhe von ungefähr 4 Sonnenradien vom Photobereich machen sollte; aber der Übergang (oder "Schallpunkt") scheint jetzt, vielleicht nur 1 Sonnenradius über dem Photobereich viel niedriger zu sein, darauf hinweisend, dass ein zusätzlicher Mechanismus den Sonnenwind weg von der Sonne beschleunigt.

1990 wurde die Untersuchung von Ulysses gestartet, um den Sonnenwind von hohen Sonnenbreiten zu studieren. Alle vorherigen Beobachtungen waren an oder in der Nähe vom ekliptischen Flugzeug des Sonnensystems gemacht worden.

Emission

Während frühe Modelle des Sonnenwinds in erster Linie thermische Energie verwendet haben, das Material zu beschleunigen, vor den 1960er Jahren war es klar, dass Thermalbeschleunigung allein für die hohe Geschwindigkeit des Sonnenwinds nicht verantwortlich sein kann. Ein zusätzlicher unbekannter Beschleunigungsmechanismus ist erforderlich, und bezieht sich wahrscheinlich auf magnetische Felder in der Sonnenatmosphäre.

Die Korona der Sonne oder erweiterte Außenschicht, ist ein Gebiet von Plasma, das zu mehr als einer Million Grad Celsius geheizt wird. Infolge Thermalkollisionen haben die Partikeln innerhalb der inneren Korona eine Reihe und Vertrieb von durch einen Vertrieb von Maxwellian beschriebenen Geschwindigkeiten. Die Mittelgeschwindigkeit dieser Partikeln ist ungefähr 145 km/s, der ganz unter der Sonnenflucht-Geschwindigkeit von 618 km/s ist. Jedoch erreichen einige der Partikeln Energien, die genügend sind, um die Endgeschwindigkeit von 400 km/s zu erreichen, die ihnen erlaubt, den Sonnenwind zu füttern. Bei derselben Temperatur erreichen Elektronen, wegen ihrer viel kleineren Masse, Flucht-Geschwindigkeit und bauen ein elektrisches Feld auf, das weiter Ionen - beladene Atome - weg von der Sonne beschleunigt.

Die Gesamtzahl von Partikeln, die von der Sonne durch den Sonnenwind weggetragen sind, ist ungefähr 1.3 pro Sekunde. So ist der Gesamtmassenverlust jedes Jahr (ungefähr 2-3) Sonnenmassen, oder ungefähr 4-6 Milliarden Tonnen pro Stunde. Das ist zum Verlieren einer Masse gleichwertig, die der Erde alle 150 Millionen Jahre gleich ist. Jedoch sind nur ungefähr 0.01 % der Gesamtmasse der Sonne durch den Sonnenwind verloren worden. Andere Sterne haben viel stärkere Sternwinde, die auf bedeutsam höhere Massenverlust-Raten hinauslaufen.

Bestandteile

Der Sonnenwind wird in zwei Bestandteile geteilt, beziehungsweise hat den langsamen Sonnenwind und den schnellen Sonnenwind genannt. Der langsame Sonnenwind hat eine Geschwindigkeit von ungefähr 400 km/s, eine Temperatur von 1.4-1.6 K und einer Zusammensetzung, die ein nahes Match zur Korona ist. Im Vergleich hat der schnelle Sonnenwind eine typische Geschwindigkeit von 750 km/s, eine Temperatur von 8 K, und er vergleicht fast die Zusammensetzung des Photobereichs der Sonne. Der langsame Sonnenwind ist zweimal so dicht und mehr Variable in der Intensität als der schnelle Sonnenwind. Der langsame Wind hat auch eine kompliziertere Struktur, mit unruhigen Gebieten und groß angelegten Strukturen.

Der langsame Sonnenwind scheint, aus einem Gebiet um den äquatorialen Riemen der Sonne zu entstehen, der als der "Luftschlange-Riemen" bekannt ist. Kranz-Luftschlangen strecken sich äußer von diesem Gebiet aus, Plasma vom Interieur entlang geschlossenen magnetischen Schleifen tragend. Beobachtungen der Sonne zwischen 1996 und 2001 haben gezeigt, dass die Emission des langsamen Sonnenwinds zwischen Breiten von 30-35 ° um den Äquator während des Sonnenminimums (die Periode der niedrigsten Sonnentätigkeit), dann ausgebreitet zu den Polen vorgekommen ist, weil das Minimum abgenommen hat. Zurzeit des Sonnenmaximums strahlten die Pole auch einen langsamen Sonnenwind aus.

Wie man

denkt, entsteht der schnelle Sonnenwind aus Kranz-Löchern, die einem Trichter ähnliche Gebiete von offenen Feldlinien im magnetischen Feld der Sonne sind. Solche offenen Linien sind um die magnetischen Pole der Sonne besonders überwiegend. Die Plasmaquelle ist kleine magnetische Felder, die durch Konvektionszellen in der Sonnenatmosphäre geschaffen sind. Diese Felder beschränken das Plasma und transportieren es in die schmalen Hälse der Kranz-Trichter, die um nur 20,000 Kilometer über dem Photobereich gelegen werden. Das Plasma wird in den Trichter veröffentlicht, wenn diese magnetischen Feldlinien in Verbindung wiederstehen.

Kranz-Massenausweisung

Beide der schnelle und langsame Sonnenwind kann durch große, schnell bewegende Ausbrüche von Plasma unterbrochen werden, haben interplanetarische Kranz-Massenausweisungen oder ICMEs genannt. ICMEs sind die interplanetarische Manifestation von Sonnenkranz-Massenausweisungen, die durch die Ausgabe der magnetischen Energie an der Sonne verursacht werden. CMEs werden häufig "Sonnenstürme" oder "Raumstürme" in den populären Medien genannt. Sie sind manchmal, aber nicht immer, vereinigt mit Sonnenaufflackern, die eine andere Manifestation der magnetischen Energieausgabe an der Sonne sind. ICMEs verursachen Stoß-Wellen im dünnen Plasma des heliosphere, elektromagnetische Wellen startend und Partikeln (größtenteils Protone und Elektronen) beschleunigend, um Schauer der ionisierenden Strahlung zu bilden, die dem CME vorangehen.

Wenn CME Einflüsse der magnetosphere der Erde, es provisorisch das magnetische Feld der Erde deformiert, die Richtung von Kompassnadeln ändernd und große elektrische Boden-Ströme in der Erde selbst veranlassend; das wird einen Geomagnetic-Sturm genannt, und es ist ein globales Phänomen. CME Einflüsse können magnetische Wiederverbindung im magnetotail der Erde (die Mitternachtseite des magnetosphere) veranlassen; das startet Protone und Elektronen nach unten zur Atmosphäre der Erde, wo sie die Aurora bilden.

ICMEs sind nicht die einzige Ursache des Raumwetters. Wie man bekannt, verursachen verschiedene Flecke auf der Sonne ein bisschen verschiedene Geschwindigkeiten und Dichten des Winds abhängig von lokalen Bedingungen. In der Isolierung würde jeder dieser verschiedenen Windströme eine Spirale mit einem ein bisschen verschiedenen Winkel mit schnell bewegenden Strömen bilden, die mehr direkt und schleppenden Strömen ausziehen, die sich mehr um die Sonne einhüllen. Schnell neigen bewegende Ströme dazu, langsamere Ströme einzuholen, die nach Westen ihrer auf der Sonne entstehen, unruhige Co-Drehen-Wechselwirkungsgebiete bildend, die Welle-Bewegungen und beschleunigte Partikeln verursachen, und die den magnetosphere der Erde ebenso als, aber leichter betreffen als, CMEs.

Wirkung auf das Sonnensystem

Über die Lebenszeit der Sonne hat die Oberflächenfolge-Rate bedeutsam abgenommen. Wie man denkt, ist dieser Verlust der Folge durch die Wechselwirkung der Oberflächenschichten der Sonne mit dem flüchtenden Sonnenwind verursacht worden. Der Wind wird verantwortlich für die Schwänze von Kometen zusammen mit der Radiation der Sonne betrachtet. Der Sonnenwind trägt zu Schwankungen in himmlischen Funkwellen bei, die auf der Erde durch das genannte interplanetarische Funkeln einer Wirkung beobachtet sind.

Magnetospheres

Da sich der Sonnenwind einem Planeten nähert, der ein gut entwickeltes magnetisches Feld hat (wie Erde, Jupiter und Saturn), werden die Partikeln durch die Kraft von Lorentz abgelenkt. Dieses Gebiet, bekannt als der magnetosphere, veranlasst die Partikeln, um den Planeten zu reisen, anstatt die Atmosphäre oder Oberfläche zu bombardieren. Der magnetosphere wird wie eine Halbkugel auf der Seite grob gestaltet, die der Sonne gegenübersteht, wird dann in einem langen Kielwasser auf der Gegenseite herausgezogen. Die Grenze dieses Gebiets wird den magnetopause genannt, und einige der Partikeln sind im Stande, in den magnetosphere durch dieses Gebiet durch die teilweise Wiederverbindung der magnetischen Feldlinien einzudringen.

Der Sonnenwind ist für die gesamte Gestalt des magnetosphere der Erde und Schwankungen in seiner Geschwindigkeit, Dichte, Richtung verantwortlich und ist eingestiegen magnetisches Feld betreffen stark die lokale Raumumgebung der Erde. Zum Beispiel können sich die Niveaus der ionisierenden Strahlung und Radioeinmischung durch Faktoren von Hunderten zu Tausenden ändern; und die Gestalt und Position des magnetopause und der Bogen-Stoß-Welle stromaufwärts seiner können sich um mehrere Erdradien ändern, erdsynchrone Satelliten zum direkten Sonnenwind ausstellend. Diese Phänomene werden Raumwetter insgesamt genannt.

Atmosphären

Der Sonnenwind betrifft die anderen eingehenden kosmischen Strahlen, die mit der Atmosphäre von Planeten aufeinander wirken. Außerdem sind Planeten mit einem schwachen oder nicht existierenden magnetosphere dem atmosphärischen Abstreifen durch den Sonnenwind unterworfen.

Venus, der nächste und ähnlichste Planet zur Erde in unserem Sonnensystem, hat eine Atmosphäre, die 100mal dichter ist als unser eigenes mit wenig oder keinem geo-magnetischen Feld. Moderne Raumsonden haben einen einem Kometen ähnlichen Schwanz entdeckt, der sich bis zu die Bahn der Erde ausstreckt.

Erde selbst wird vor dem Sonnenwind durch sein magnetisches Feld größtenteils geschützt, das die meisten beladenen Partikeln ablenkt; jedoch werden einige der beladenen Partikeln im Strahlenriemen von Van Allen gefangen. Eine kleinere Zahl von Partikeln vom Sonnenwind schafft, als ob auf einer elektromagnetischen Energieübertragungslinie, zur oberen Atmosphäre der Erde und Ionosphäre in den auroral Zonen zu reisen. Die einzige Zeit der Sonnenwind ist auf der Erde erkennbar, ist, wenn es stark genug ist, um Phänomene wie die Aurora und Geomagnetic-Stürme zu erzeugen. Helle Aurora heizt stark die Ionosphäre, sein Plasma veranlassend, sich in den magnetosphere auszubreiten, die Größe des Plasmas geosphere vergrößernd, und Flucht der atmosphärischen Sache in den Sonnenwind verursachend. Geomagnetic stürmt Ergebnis, wenn der Druck von innerhalb des magnetosphere enthaltenem plasmas genug groß ist, um das geomagnetic Feld aufzublasen und dadurch zu verdrehen.

Mars ist größer als Quecksilber und viermal weiter von der Sonne, und noch sogar hier wird es gedacht, dass der Sonnenwind bis zu ein Drittel seiner ursprünglichen Atmosphäre abgezogen hat, eine Schicht 1/100. so dicht verlassend, wie die Erde. Es wird geglaubt, dass der Mechanismus für dieses atmosphärische Abstreifen Gas-ist in Luftblasen des magnetischen Feldes gefangen zu werden, die durch Sonnenwinde losgerissen werden.

Planetarische Oberflächen

Quecksilber, der nächste Planet zur Sonne, trägt die volle Hauptlast des Sonnenwinds, und seine Atmosphäre ist restlich und vergänglich, seine Oberfläche hat in der Radiation gebadet.

Quecksilber hat ein inneres magnetisches Feld, so unter normalen Sonnenwindbedingungen kann der Sonnenwind nicht in den magnetosphere eindringen, der um den Planeten geschaffen ist, und Partikeln nur die Oberfläche in den Spitze-Gebieten erreichen. Während Kranz-Massenausweisungen, jedoch, kann der magnetopause in die Oberfläche des Planeten, und unter diesen Bedingungen gedrückt werden, der Sonnenwind kann frei mit der planetarischen Oberfläche aufeinander wirken.

Der Mond der Erde hat keine Atmosphäre oder inneres magnetisches Feld, und folglich wird seine Oberfläche mit dem vollen Sonnenwind bombardiert. Das Projekt Missionen von Apollo haben passive Aluminiumsammler in einem Versuch zur Probe der Sonnenwind und Mondboden eingesetzt, ist für die Studie zurückgekehrt hat bestätigt, dass der Mondregolith in vom Sonnenwind abgelegten Atomkernen bereichert wird. Es hat Spekulation gegeben, dass sich diese Elemente erweisen können, nützliche Mittel für zukünftige Mondkolonien zu sein.

Außengrenzen

Der Sonnenwind "bläst eine Luftblase" im interstellaren Medium (das rarefied Wasserstoff- und Helium-Benzin, das die Milchstraße durchdringt). Der Punkt, wo die Kraft des Sonnenwinds nicht mehr groß genug ist, zurück das interstellare Medium zu stoßen, ist als der heliopause bekannt, und wird häufig betrachtet, die Außen"Grenze" des Sonnensystems zu sein. Die Entfernung zum heliopause ist nicht genau bekannt, und ändert sich wahrscheinlich weit abhängig von der aktuellen Geschwindigkeit des Sonnenwinds und der lokalen Dichte des interstellaren Mediums, aber, wie man bekannt, liegt es weit außerhalb der Bahn des Pluto. Wissenschaftler hoffen, mehr perspektivisch auf dem heliopause von Daten zu gewinnen, die durch den Interstellaren Grenzforscher (STEINBOCK) Mission erworben sind, gestartet im Oktober 2008.

Bemerkenswerte Ereignisse

• Vom 10. Mai bis zum 12. Mai 1999 haben Advanced Composition Explorer (ACE) der NASA und WIND-Raumfahrzeug eine 98-%-Abnahme der Sonnenwinddichte beobachtet. Das hat energischen Elektronen von der Sonne erlaubt, in die Erde in schmalen Balken bekannt als "strahl" zu fließen, der einen hoch ungewöhnlichen "polaren Regen" Ereignis verursacht hat, in dem eine sichtbare Aurora über den Nordpol erschienen ist. Außerdem hat der magnetosphere der Erde zu zwischen 5- und 6mal seiner normalen Größe zugenommen.
• Siehe auch den Sonnenschwankungszugang.
• Am 13. Dezember 2010 hat Reisender 1 beschlossen, dass sich die Geschwindigkeit des Sonnenwinds, an seiner Position 10.8 Milliarden Meilen von der Erde jetzt zur Null verlangsamt hat. "Wir sind zum Punkt gekommen, wohin sich der Wind von der Sonne, die immer bis jetzt eine äußere Bewegung gehabt hat, äußer nicht mehr bewegt; es bewegt sich nur seitwärts, so dass es damit enden kann, den Schwanz des heliosphere herunterzukommen, der ein Gegenstand "Komet ist, der wie gestaltet ist"," hat Dr Edward Stone gesagt, der Reisende planen Wissenschaftler.

Siehe auch

• Spirale von Condegram plant
• Dyson-Harrop Satellit
• Elektrisches Segel
• Helium-Fokussierungskegel
• Interplanetarisches magnetisches Feld
• Interplanetarisches Medium

Magnetisches Segel

• Spirale von Parker
• Plasmasphere
• Sonnenzyklus
• Sonnenfleck

Sonnensegel

• Sternwind
• STEREO-
• Heliospheric und Sonnensternwarte
• WIND (Raumfahrzeug)
• Sonnenuntersuchung plus
• Liste von Plasma (Physik) Artikel

Referenzen

Links

• Echtzeitanschläge der Sonnenwindtätigkeit vom Fortgeschrittenen Zusammensetzungsforscher
• Website von Suntrek Eine Bildungsquelle für Lehrer und Studenten über die Sonne und seine Wirkung auf die Erde
• Traube zeigt, wie Sonnenwind geheizt wird
• Konnte Sonnenwind Erde antreiben? Am 4. Oktober 2010 durch Miranda Marquit
• Sonnen-Oder Windmacht? Warum Nicht Beide? Durch Eric Bland, Wed am 29. September 2010
• Der Sonnenwindmacht-Satellit als eine Alternative zu einem traditionellen Bereich von Dyson und seinen Implikationen für die entfernte Entdeckung Internationale Zeitschrift von Astrobiology (2010), 9: 89-99