Солнечный ветер и магнитные бури



Уровни магнитных бурь и солнечных вспышек

The latest space weather overview plot



Изображение солнечного ветра в реальном времени(онлайн).

Пустое поле соответствует 32 диаметрам Солнца. Диаметр изображения около 45 миллионов километров на расстоянии от Солнца, или половина диаметра Меркурия. За Солнцем можно наблюдать много ярких звезд. Спутник SOHO LASCO C2




Изображение солннца в реальном времени(онлайн).

Показывает солнечный ветер протяженностью около 8,5 миллионов километров от Солнца.

Что нам готовит Солнце в 2022 году? О солнечной активности и геомагнитных бурях





КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ - потоки заряженных частиц высокой энергии, которые приходят к Земле со всех сторон из космического пространства и постоянно бомбардируют её атмосферу. В составе космических лучей преобладают протоны, имеются также электроны, ядра гелия и более тяжёлых химических элементов (вплоть до ядер с зарядом Z ≈ 30). Наиболее многочисленны в космических лучах ядра атомов водорода и гелия (≈85 и ≈10% соответственно). Доля других ядер невелика (не превышает ≈5%). Небольшую часть космических лучей составляют электроны и позитроны (менее 1%). Космическое излучение, падающее на границу земной атмосферы, включает все стабильные заряженные частицы и ядра со временами жизни порядка 106 лет и более. По существу, истинно «первичными» космическими лучами можно называть только частицы, ускоренные в далёких астрофизических источниках, а «вторичными» – частицы, образовавшиеся в процессе взаимодействия первичных космических лучей с межзвёздным газом. Так, электроны, протоны и ядра гелия, а также углерода, кислорода, железа и др., синтезированные в звёздах, являются первичными. Напротив, ядра лития, бериллия и бора следует считать вторичными. Антипротоны и позитроны частично, если не полностью, вторичны, однако та их доля, которая может иметь первичное происхождение, является ныне предметом исследований.

Магнитные бури и солнечный ветер

– Изменение магнитных бурь от солнца в направлении Земли

магнитная обстановка сегодня

Солнечная активность онлайн


Данные солнечного ветра и прогноза




ПЛАНЕТАРНЫЙ K-ИНДЕКС

Estimated Planetary K-Index

Planetary K Index plot



Текущие данные солнца (от NOAA)



X-Ray поток Спутниковая окружающей среды
(комбинированный)
Поток электронов
Магнитометр Расчетный индекс Kp GOES 8 потока протонов
Нажмите на изображение для полного размера

Поток мягкого рентгена >>>


 

По часовой стрелке:

Номер активной области
Магнитная конфигурация в порядке усложнения структуры магнитного поля.
Динамика увеличения площади активной области за последние 24 часа
Площадь активной группы в миллионных долях полусферы
Класс мощности солнечной вспышки за последние 48 часов



Прогноз границ аврорального овала



Этот прогноз основан на данных реального времени о солнечном ветре и межпланетном магнитном поле,
измеряемых спутником DSCOVR, который находится в передней солнечно-земной точке либрации в 1 500 000 км от Земли
 
Прогноз оценивает геомагнитную широту полярной и экваториальной границ аврорального овала,  а также экваториальную
границу диффузной зоны на ближайший час, учитывая распространение L1-Земля и обновляется каждый час.
 
 




СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР


Постоянный радиальный поток плазмы солн. короны в межпланетное пр-во. Поток энергии, идущий из недр Солнца, нагревает плазму короны до 1,5- 2 млн. К. Пост. нагрев не уравновешивается потерей энергии за счёт излучения, т. к. плотность короны мала. Избыточную энергию в значит. степени уносят ч-цы С. в. (=1027-1029 эрг/с). Корона, т. о., не находится в гидростатич. равновесии, она непрерывно расширяется. По составу С. в. не отличается от плазмы короны (С. в. содержит гл. обр. протоны, эл-ны, немного ядер гелия, ионов кислорода, кремния, серы, железа). У основания короны (в 10 тыс. км от фотосферы Солнца) ч-цы имеют радиальную скорость порядка сотен м/с, на расстоянии неск. солн. радиусов она достигает скорости звука в плазме (100 -150 км/с), у орбиты Земли скорость протонов составляет 300-750 км/с, а их пространств. концентрация - от неск. ч-ц до неск. десятков ч-ц в 1 см3. При помощи межпланетных косм. станций установлено, что вплоть до орбиты Сатурна плотность потока ч-ц С. в. убывает по закону (r0/r)2, где r - расстояние от Солнца, r0 - исходный уровень. С. в. уносит с собой петли силовых линий солн. магн. поля, к-рые образуют межпланетное магн. поле. Сочетание радиального движения ч-ц С. в. с вращением Солнца придаёт этим линиям форму спиралей. Крупномасштабная структура магн. поля в окрестностях Солнца имеет вид секторов, в к-рых поле направлено от Солнца или к нему. Размер полости, занятой С. в., точно не известен (радиус её, по-видимому, не меньше 100 а. е.). У границ этой полости динамич. давление С. в. должно уравновешиваться давлением межзвёздного газа, галактич. магн. поля и галактич. косм. лучей. В окрестностях Земли столкновение потока ч-ц С. в. с геомагн. полем порождает стационарную ударную волну перед земной магнитосферой (со стороны Солнца, рис.).

СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР

Вз-ствие солнечного ветра с магнитосферой Земли: 1 - силовые линии магн. поля Солнца; 2 - ударная волна; 3 - магнитосфера Земли; 4 - граница магнитосферы; 5 - орбита Земли; 6 - траектория ч-цы солнечного ветра. С. в. как бы обтекает магнитосферу, ограничивая её протяжённость в пр-ве. Изменения интенсивности С. в., связанные со вспышками на Солнце, явл. осн. причиной возмущений геомагн. поля и магнитосферы (магн. бурь). За год Солнце теряет с С. в. =2X10-14 часть своей массы Mсолн. Естественно считать, что истечение в-ва, подобное С. в., существует и у др. звёзд (<звёздный ветер>). Он должен быть особенно интенсивным у массивных звёзд (с массой = неск. дес. Mсолн) и с высокой темп-рой поверхности (= 30-50 тыс. К) и у звёзд с протяжённой атмосферой (красных гигантов), т. к. в первом случае ч-цы сильно развитой звёздной короны обладают достаточно высокой энергией, чтобы преодолеть притяжение звезды, а во втором - низка параболич. скорость (скорость ускользания; (см. КОСМИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ)). Значит. потери массы со звёздным ветром (= 10-6 Мсолн/год и больше) могут существенно влиять на эволюцию звёзд. В свою очередь звёздный ветер создаёт в межзвёздной среде <пузыри> горячего газа - источники рентг. излучения.

СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР
Непрерывный поток плазмы солнечного происхождения, распространяющийся приблизительно радиально от Солнца и заполняющий Солнечнуюсистему до гелиоцентрич. расстояний R ~ 100 а. е. С. в. образуется пригазодинамич. расширении солнечной короны (см. Солнце )в межпланетноепространство. При высоких темп-pax, к-рые существуют в солнечной короне(8050-8.jpg1,5*109 К), давление вышележащих слоев не может уравновесить газовое давление веществакороны, и корона расширяется.

Первые свидетельства существования пост. потока плазмы от Солнца полученыЛ. Бирманом (L. Biermann) в 1950-х гг. по анализу сил, действующих на плазменныехвосты комет. В 1957 Ю. Паркер (Е. Parker), анализируя условия равновесиявещества короны, показал, что корона не может находиться в условиях гидростатич. <равновесия, как это раньше предполагалось, а должна расширяться, и эторасширение при имеющихся граничных условиях должно приводить к разгонукоронального вещества до сверхзвуковых скоростей (см. ниже). Впервые потокплазмы солнечного происхождения был зарегистрирован на советском космич. <аппарате <Луна-2> в 1959. Существование пост. истечения плазмы из Солнцабыло доказано в результате многомесячных измерений на амер. космич. аппарате<Маринер-2> в 1962.

Ср. характеристики С. в. приведены в табл. 1. Потоки С. в. можно разделитьна два класса: медленные - со скоростью 8050-9.jpg 300 км/с и быстрые - со скоростью 600-700 км/с. Быстрые потоки исходятиз областей солнечной короны, где структура магн. поля близка к радиальной. <Часть этих областей являются корональными дырами. М едленные потокиС. в. связаны, по-видимому, с областями короны, в к-рых имеется значит, <тангенциальный компонент магн. поля.

Табл. 1.- Средние характеристики солнечного ветра на орбите Земли
Скорость
400 км/с
Концентрация протонов
6 см -3
Температура протонов
5*104 К
Температура электронов
1,5*105 К
Напряжённость магнитного поля
5*10-5 Э
Плотность потока питонов ....
2,4*108 см -2*c-1
< /td>
Плотность потока кинетической энергии
0,3 эрг*см -2*с -1

Табл. 2.- Относительный химический состав солнечного ветра
Элемент
Относительное содержание
Н
0,96
3 Не
1,7*10-5
4 Не
0,04
0
5*10-4
Элемент
Относительное содержание
Ne
7,5*10-5
Si
7,5*10-5
Ar
3,0*10-6
Fe
4,7*10-5

Помимо осн. составляющих С. в.- протонов и электронов, в его составетакже обнаружены 8050-10.jpg -частицы, <высокоионизов. ионы кислорода, кремния, серы, железа (рис. 1). При анализегазов, захваченных в экспонированных на Луне фольгах, найдены атомы Neи Аг. Ср. относительный хим. состав С. в. приведён в табл. 2. Ионизац. <состояние вещества С. в. соответствует тому уровню в короне, где времярекомбинации мало по сравнению со временем расширения 8050-11.jpg Измерения ионизац. темп-ры ионов С. в. позволяют определять электроннуютемп-ру солнечной короны.

В С. в. наблюдаются разл. типы волн: ленгмюровские, вистлеры, ионно-звуковые, <магнитозвуковые, альвеновские и др. (см. Волны в плазме). Частьволн альвеновского типа генерируется на Солнце, часть - возбуждается вмежпланетной среде. Генерация волн сглаживает отклонения ф-ции распределениячастиц от максвелловской и в совокупности с воздействием магн. поля наплазму приводит к тому, что С. в. ведёт себя как сплошная среда. Волныальвеновского типа играют большую роль в ускорении малых составляющих С. <в. и в формировании ф-ции распределения протонов. В С. в. наблюдаются такжеконтактные и вращательные разрывы, характерные для замагниченной плазмы.
8050-12.jpg

Рис. 1. Массовый спектр солнечного ветра. По горизонтальной оси -отношение массы частицы к её заряду, по вертикальной - число частиц, зарегистрированныхв энергетическом окне прибора за 10 с. Цифры со значком <+> обозначаютзаряд иона.

Поток С. в. является сверхзвуковым по отношению к скоростям тех типовволн, к-рые обеспечивают эфф. передачу энергии в С. в. (альвеновские, звуковыеи магнитозвуковые волны). Альвеновское и звуковое Маха число С. в. <на орбите Земли 8050-13.jpg7. При обтекании С. в. препятствий, способных эффективно отклонять его(магн. поля Меркурия, Земли, Юпитера, Сатурна или проводящие ионосферыВенеры и, по-видимому, Марса), образуется отошедшая головная ударная волна. <С. в. тормозится и разогревается на фронте ударной волны, что позволяетему обтекать препятствие. При этом в С. в. формируется полость - магнитосфера(собственная или индуцированная), форма и размеры к-рой определяются балансомдавления магн. поля планеты и давления обтекающего потока плазмы (см. МагнитосфераЗемли, Магнитосферы планет). В случае взаимодействия С. в. с непроводящимтелом (напр., Луна) ударная волна не возникает. Поток плазмы поглощаетсяповерхностью, а за телом образуется полость, постепенно заполняемая плазмойС. в.

На стационарный процесс истечения плазмы короны накладываются нестационарныепроцессы, связанные со вспышками на Солнце. При сильных вспышкахпроисходит выброс вещества из ниж. областей короны в межпланетную среду. <При этом также образуется ударная волна (рис. 2), к-рая постепенно замедляется, <распространяясь в плазме С. в. Приход ударной волны к Земле вызывает сжатие магнитосферы, после к-рого обычно начинается развитие магн. бури (см. Магнитныевариации).
8050-14.jpg

Рис. 2. Распространение межпланетной ударней волны и выброса от солнечнойвспышки. Стрелками показано направление движения плазмы солнечного ветра, <линии без подписи - силовые линии магнитного поля.

8050-15.jpg

Рис. 3. Типы решений уравнения расширения короны. Скорость и расстояниенормированы на критическую скорость v к и критическое расстояниеR к. Решение 2 соответствует солнечному ветру.

Расширение солнечной короны описывается системой ур-ний сохранения массы, <момента кол-ва движения и уравнения энергии. Решения, отвечающие разл. <характеру изменения скорости с расстоянием, показаны на рис. 3. Решения1 и 2 соответствуют малым скоростям в основании короны. Выбор между этимидвумя решениями определяется условиями на бесконечности. Решение 1 соответствуетмалым скоростям расширения короны и даёт большие значения давления на бесконечности, <т. е. встречается с теми же трудностями, что и модель статич. короны. Решение2 соответствует переходу скорости расширения через значения скорости звука(v к )на нек-ром критич. расстоянии R к и последующемурасширению со сверхзвуковой скоростью. Это решение даёт исчезающе малоезначение давления на бесконечности, что позволяет согласовать его с малымдавлением межзвёздной среды. Течение этого типа Ю. Паркер назвал С. в. <Критич. точка находится над поверхностью Солнца, если темп-ра короны меньшенек-рого критич. значения