Як виникає сонячний вітер?

Поняття сонячний вітер було введено в астрономію наприкінці 40-х років 20 ст., коли американський астроном С. Форбуш, вимірюючи інтенсивність космічних променів, зауважив, що вона значно знижується при зростанні сонячної активності і зовсім різко падає під час магнітних бурь.

Це було досить дивним. Скоріше, можна було очікувати протилежного. Адже Сонце є постачальником космічних променів. Тому, здавалося б, що вище, активність нашого денного світила, то більше частинок воно має викидати у навколишній простір.

Залишалося припустити, що зростання сонячної активності впливає на земне магнітне поле в такий спосіб, що воно починає відхиляти частинки космічних променів – відкидати їх.

Тоді і виникло припущення, що винуватцями загадкового ефекту є потоки заряджених частинок, які вириваються з поверхні Сонця і пронизують простір сонячної системи. Цей своєрідний сонячний вітер і очищає міжпланетне середовище, "виметаючи" з нього частинки космічних променів.

На користь подібної гіпотези говорили також явища, які спостерігаються в кометах. Як відомо, кометні хвости завжди спрямовані від Сонця. Спочатку цю обставину пов'язували зі світловим тиском сонячних променів. Однак було встановлено, що лише світловий тиск не може викликати всіх явищ, які відбуваються у кометах. Розрахунки показали, що для утворення та відхилення кометних хвостів, що спостерігається, необхідний вплив не тільки фотонів, а й частинок речовини.

Власне, про те, що Сонце викидає потоки заряджених частинок - корпускул, було відомо і раніше. Однак передбачалося, що такі потоки мають епізодичний характер. Але кометні хвости спрямовані в протилежний від Сонця бік завжди, а не тільки в періоди посилення сонячної активності. Отже, і корпускулярна радіація, що заповнює простір сонячної системи, має постійно існувати. Вона посилюється зі зростанням сонячної активності.

Таким чином, сонячний вітер безперервно обдуває навколосонячний простір. З чого складається цей сонячний вітер, і за яких умов він виникає?

Найзовнішній шар сонячної атмосфери – "корона". Ця частина атмосфери нашого денного світила надзвичайно розріджена. Але так звана "кінетична температура" корони, яка визначається за швидкістю руху частинок, дуже велика. Вона сягає мільйона градусів. Тому корональвий газ повністю іонізований і є сумішшю протонів, іонів різних елементів і вільних електронів.

Нещодавно з'явилося повідомлення, що сонячний вітер має у своєму складі іони гелію. Ця обставина проливає світло на той механізм, за допомогою якого відбувається викид заряджених частинок із поверхні Сонця. Якби сонячний вітер складався тільки з електронів і протонів, то ще можна було б припускати, що він утворюється за рахунок суто теплових процесів і є чимось на зразок пари, яка утворюється над поверхнею киплячої води. Однак ядра атомів гелію в чотири рази важчі за протони і тому малоймовірно, щоб вони могли викидатися внаслідок випаровування. Швидше за все, утворення сонячного вітру пов'язане з дією магнітних сил. Відлітаючи від Сонця, хмари плазми ніби забирають із собою і магнітні поля. Саме ці поля і є тим своєрідним "цементом", який "скріплює" воєдино частинки з різними масами і зарядами.

Спостереження та обчислення, проведені астрономами, показали, що в міру віддалення від Сонця густина корони поступово зменшується. Але, виявляється, у районі орбіти Землі вона помітно відрізняється від нуля. Іншими словами, наша планета знаходиться усередині сонячної атмосфери.

Якщо поблизу Сонця корона більш менш стабільна, то в міру збільшення відстані вона прагне розширитися в простір. І що далі від Сонця, то більша швидкість цього розширення. Згідно з розрахунками американського астронома Е. Паркера, вже на відстані 10 млн км корональні частинки рухаються зі швидкостями, які перевершують швидкість звуку.

Таким чином, напрошується висновок про те, що сонячна корона – це і є сонячний вітер, який обдуває простір нашої планетної системи.

Ці теоретичні висновки були повністю підтверджені вимірами на космічних ракетах та штучних супутниках Землі. Виявилося, що сонячний вітер існує завжди і поблизу Землі – "дме" зі швидкістю близько 400 км/сек.

Як далеко дме сонячний вітер? За теоретичних міркувань в одному випадку виходить, що сонячний вітер затихає вже в районі орбіти Сатурна, в іншому, - що він існує ще на дуже великій відстані за орбітою останньої планети Плутона. Але це лише теоретично крайні межі можливого розповсюдження сонячного вітру. Вказати точну межу можуть лише спостереження.