Αυτή είναι μια ιδέα ενός καλλιτέχνη για το παγκόσμιο μαγνητικό πεδίο της Γης, με το σοκ του τόξου. Η γη βρίσκεται στη μέση της εικόνας, περιτριγυρισμένη από το μαγνητικό της πεδίο, που αντιπροσωπεύεται από μοβ γραμμές. Το σοκ του τόξου είναι η μπλε ημισέληνος στα δεξιά. Πολλά ενεργητικά σωματίδια στον ηλιακό άνεμο, που εκπροσωπούνται σε χρυσό, εκτρέπονται από τη μαγνητική "ασπίδα" της Γης.
(Εικόνα: © Walt Feimer (HTSI) / NASA / Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)
Ο ηλιακός άνεμος ρέει πλάσμα και σωματίδια από τον ήλιο στο διάστημα. Αν και ο άνεμος είναι σταθερός, οι ιδιότητές του δεν είναι. Τι προκαλεί αυτήν τη ροή και πώς επηρεάζει τη Γη;
Θυελλώδες αστέρι
Η κορώνα, το εξωτερικό στρώμα του ήλιου, φτάνει σε θερμοκρασίες έως 2 εκατομμύρια βαθμούς Φαρενάιτ (1,1 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου). Σε αυτό το επίπεδο, η βαρύτητα του ήλιου δεν μπορεί να συγκρατηθεί στα γρήγορα κινούμενα σωματίδια και ρέουν μακριά από το αστέρι.
Η δραστηριότητα του ήλιου μετατοπίζεται κατά τη διάρκεια του 11ετούς κύκλου του, με τους αριθμούς κηλίδων του ήλιου, τα επίπεδα ακτινοβολίας και το εξερχόμενο υλικό να αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Αυτές οι αλλαγές επηρεάζουν τις ιδιότητες του ηλιακού ανέμου, συμπεριλαμβανομένου του μαγνητικού πεδίου, της ταχύτητας, της θερμοκρασίας και της πυκνότητας. Ο άνεμος διαφέρει επίσης ανάλογα με το πού προέρχεται από τον ήλιο και πόσο γρήγορα περιστρέφεται αυτό το τμήμα.
Η ταχύτητα του ηλιακού ανέμου είναι υψηλότερη έναντι των στεφανιαίων οπών, φτάνοντας ταχύτητες έως και 500 μίλια (800 χιλιόμετρα) ανά δευτερόλεπτο. Η θερμοκρασία και η πυκνότητα πάνω από τις στεφανιαίες οπές είναι χαμηλές και το μαγνητικό πεδίο είναι ασθενές, επομένως οι γραμμές πεδίου είναι ανοιχτές στο διάστημα. Αυτές οι τρύπες εμφανίζονται στους πόλους και τα χαμηλά γεωγραφικά πλάτη, φτάνοντας στο μέγιστο όταν η δραστηριότητα στον ήλιο είναι στο ελάχιστο. Οι θερμοκρασίες στον γρήγορο άνεμο μπορούν να φτάσουν τα 1 εκατομμύρια F (800.000 C).
Στη ζώνη στεφανιαίας ταινίας γύρω από τον ισημερινό, ο ηλιακός άνεμος ταξιδεύει πιο αργά, περίπου 200 μίλια (300 χλμ) ανά δευτερόλεπτο. Οι θερμοκρασίες με αργό άνεμο φτάνουν τα 2,9 εκατομμύρια F (1,6 εκατομμύρια C).
Ο ήλιος και η ατμόσφαιρά του αποτελούνται από πλάσμα, ένα μείγμα θετικών και αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Αλλά καθώς το υλικό φεύγει από τον ήλιο, φέρεται από τον ηλιακό άνεμο, γίνεται πιο αέριο.
"Καθώς πηγαίνετε πιο μακριά από τον ήλιο, η ισχύς του μαγνητικού πεδίου μειώνεται γρηγορότερα από την πίεση του υλικού", δήλωσε σε ανακοίνωσή του ο Craig DeForest, ένας ηλιακός φυσικός στο Ινστιτούτο Ερευνών Νοτιοδυτικής (SwRI) στο Boulder του Κολοράντο. "Τελικά, το υλικό αρχίζει να δρα περισσότερο σαν ένα αέριο και λιγότερο σαν ένα μαγνητικά δομημένο πλάσμα."
Επηρεάζοντας τη Γη
Καθώς ο άνεμος ταξιδεύει από τον ήλιο, μεταφέρει φορτισμένα σωματίδια και μαγνητικά σύννεφα. Εκπέμπει προς όλες τις κατευθύνσεις, μερικός από τον ηλιακό άνεμο συνεχώς πλήττει τον πλανήτη μας, με ενδιαφέροντα αποτελέσματα.
Εάν το υλικό που φέρεται από τον ηλιακό άνεμο έφτασε στην επιφάνεια ενός πλανήτη, η ακτινοβολία του θα προκαλούσε σοβαρή ζημιά σε οποιαδήποτε ζωή θα μπορούσε να υπάρχει. Το μαγνητικό πεδίο της Γης χρησιμεύει ως ασπίδα, ανακατευθύνει το υλικό γύρω από τον πλανήτη έτσι ώστε να ρέει πέρα από αυτόν. Η δύναμη του ανέμου εκτείνεται στο μαγνητικό πεδίο έτσι ώστε να πλένεται προς τα μέσα στην πλευρά του ήλιου και να απλώνεται στην πλευρά της νύχτας.
Μερικές φορές ο ήλιος εκτοξεύει μεγάλες εκρήξεις πλάσματος γνωστές ως εκτοξευόμενες μάζες στεφανιαίας (CMEs), ή ηλιακές καταιγίδες. Πιο συνηθισμένο κατά την ενεργό περίοδο του κύκλου που είναι γνωστό ως ηλιακό μέγιστο, τα CME έχουν ισχυρότερο αποτέλεσμα από τον τυπικό ηλιακό άνεμο. [Φωτογραφίες: Εκπληκτικές φωτογραφίες από ηλιακές εκλάμψεις & ηλιακές καταιγίδες]
"Οι ηλιακές εκτοξεύσεις είναι οι πιο ισχυροί οδηγοί της σύνδεσης Ηλίου-Γης", λέει η NASA στην ιστοσελίδα της για το Παρατηρητήριο Ηλιακών Χερσαίων Σχέσεων (STEREO). "Παρά τη σημασία τους, οι επιστήμονες δεν καταλαβαίνουν πλήρως την προέλευση και την εξέλιξη των CME, ούτε τη δομή ή την έκτασή τους στον διαπλανητικό χώρο." Η αποστολή STEREO ελπίζει να το αλλάξει αυτό.
Όταν ο ηλιακός άνεμος μεταφέρει CME και άλλες ισχυρές εκρήξεις ακτινοβολίας στο μαγνητικό πεδίο ενός πλανήτη, μπορεί να κάνει το μαγνητικό πεδίο στην πίσω πλευρά να πιέσει μαζί, μια διαδικασία γνωστή ως μαγνητική επανασύνδεση. Στη συνέχεια, τα φορτισμένα σωματίδια ρέουν πίσω προς τους μαγνητικούς πόλους του πλανήτη, προκαλώντας όμορφες οθόνες γνωστές ως aurora borealisin στην άνω ατμόσφαιρα. [Φωτογραφίες: Amazing Auroras του 2012]
Αν και ορισμένα σώματα προστατεύονται από μαγνητικό πεδίο, άλλα στερούνται της προστασίας τους. Το φεγγάρι της Γης δεν έχει τίποτα να το προστατεύσει, έτσι παίρνει το πλήρες βάρος. Ο υδράργυρος, ο πλησιέστερος πλανήτης, έχει ένα μαγνητικό πεδίο που το προστατεύει από τον κανονικό άνεμο, αλλά παίρνει την πλήρη δύναμη των πιο ισχυρών εκρήξεων όπως τα CME.
Όταν οι ροές υψηλής και χαμηλής ταχύτητας αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, δημιουργούν πυκνές περιοχές γνωστές ως περιοχές περιστρεφόμενης αλληλεπίδρασης (CIR) που προκαλούν γεωμαγνητικές καταιγίδες όταν αλληλεπιδρούν με την ατμόσφαιρα της Γης.
Ο ηλιακός άνεμος και τα φορτισμένα σωματίδια που μεταφέρει μπορούν να επηρεάσουν τους δορυφόρους της Γης και τα Παγκόσμια Συστήματα Εντοπισμού (GPS). Οι ισχυρές εκρήξεις μπορούν να προκαλέσουν βλάβη στους δορυφόρους ή να σπρώξουν τα σήματα GPS για να απενεργοποιηθούν κατά δεκάδες μέτρα.
Ο ηλιακός άνεμος αναστατώνει όλους τους πλανήτες στο ηλιακό σύστημα. Η αποστολή New Horizons της NASA συνέχισε να την ανιχνεύει καθώς ταξιδεύει μεταξύ του Ουρανού και του Πλούτωνα.
"Η μέση ταχύτητα και η πυκνότητα μαζί καθώς ο ηλιακός άνεμος κινείται", ανέφερε η Heather Elliott, ένας επιστήμονας του διαστήματος στο SwRI στο Σαν Αντόνιο του Τέξας. "Αλλά ο άνεμος εξακολουθεί να θερμαίνεται με συμπίεση καθώς ταξιδεύει, οπότε μπορείτε να δείτε στοιχεία για το μοτίβο περιστροφής του ήλιου στη θερμοκρασία ακόμη και στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα.
Μελετώντας τον ηλιακό άνεμο
Γνωρίζουμε για τον ηλιακό άνεμο από τη δεκαετία του 1950, αλλά παρά τις εκτεταμένες επιπτώσεις του στη Γη και στους αστροναύτες, οι επιστήμονες δεν ξέρουν πώς εξελίσσεται. Αρκετές αποστολές τις τελευταίες δεκαετίες προσπάθησαν να εξηγήσουν αυτό το μυστήριο.
Ξεκίνησε στις 6 Οκτωβρίου 1990, η αποστολή Ulysses της NASA μελέτησε τον ήλιο σε διάφορα γεωγραφικά πλάτη. Μέτρησε τις διάφορες ιδιότητες του ηλιακού ανέμου για περισσότερο από δώδεκα χρόνια.
Ο δορυφόρος Advanced Composition Explorer (ACE) περιστρέφεται σε ένα από τα ειδικά σημεία μεταξύ της Γης και του ήλιου που είναι γνωστό ως σημείο Lagrange. Σε αυτήν την περιοχή, η βαρύτητα από τον ήλιο και τον πλανήτη τραβά εξίσου, διατηρώντας τον δορυφόρο σε σταθερή τροχιά. Ξεκίνησε το 1997, η ACE μετρά τον ηλιακό άνεμο και παρέχει μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο της σταθερής ροής σωματιδίων.
Το δίδυμο διαστημικό σκάφος της NASA, STEREO-A και STEREO-B μελετά την άκρη του ήλιου για να δει πώς γεννιέται ο ηλιακός άνεμος. Η STEREO, που ξεκίνησε τον Οκτώβριο του 2006, προσέφερε «μια μοναδική και επαναστατική άποψη του συστήματος του Ήλιου-Γης», σύμφωνα με τη NASA.
Μια νέα αποστολή ελπίζει να λάμψει φως στον ήλιο και τον ηλιακό του άνεμο. Το Parker Solar Probe της NASA, που σχεδιάζεται να ξεκινήσει το καλοκαίρι του 2018, στοχεύει να «αγγίξει τον ήλιο». Μετά από αρκετά χρόνια σε τροχιά γύρω από το αστέρι, ο ανιχνευτής θα βυθιστεί στην κορώνα για πρώτη φορά, χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό απεικόνισης και μετρήσεων για να φέρει επανάσταση στην κατανόηση της κορώνας και να αυξήσει την κατανόηση της προέλευσης και της εξέλιξης του ηλιακού ανέμου.
"Η Parker Solar Probe πρόκειται να απαντήσει σε ερωτήσεις σχετικά με την ηλιακή φυσική για τις οποίες έχουμε προβληματίσει για περισσότερες από έξι δεκαετίες", ανέφερε σε δήλωση ο επιστήμονας του Parker Solar Probe Project, Nicola Fox, του εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins. "Είναι ένα διαστημικό σκάφος φορτωμένο με τεχνολογικές ανακαλύψεις που θα λύσουν πολλά από τα μεγαλύτερα μυστήρια για το αστέρι μας, συμπεριλαμβανομένης της ανακάλυψης γιατί η κορώνα του ήλιου είναι πολύ πιο ζεστή από την επιφάνειά του."
Επιπρόσθετοι πόροι
- Ηλιακός άνεμος σε πραγματικό χρόνο (NOAA / Κέντρο πρόβλεψης διαστημικού καιρού)
- Πρόβλεψη 3 ημερών (NOAA / Κέντρο πρόβλεψης διαστημικού καιρού)
- Εβδομαδιαίες καλύτερες στιγμές και Πρόβλεψη 27 ημερών (NOAA / Space Weather Prediction Center)
