Стабильность солнечного ветра

Космический аппарат НАСА Wind, запущенный в 1994 году, наблюдает за солнечным ветром до начала его воздействия на магнитосферу Земли. Расстояние до орбиты "Ветра" составляет более двухсот земных радиусов. Одна из главных целей корабля - изучение основных физических процессов, происходящих в ионизированном газе околоземного солнечного ветра. Одним из нерешенных вопросов является стабильность плазмы солнечного ветра.

Основные частицы солнечного ветра

В солнечном ветре присутствуют три основных вида частиц:

• протоны;
• электроны;
• ядра гелия с двумя протонами и двумя нейтронами.

Художественное изображение космического аппарата Wind. Астрономы использовали его данные для первого полного анализа двух ключевых нестабильностей в плазменном потоке солнечного ветра Фото: NASA/Wind

В отличие от частиц, находящихся в обычном плотном газе, заряженные частицы ветра могут обладать движениями и коллективными моделями поведения, которые нельзя просто охарактеризовать их температурами. Например, ветер может создавать области различных температур и плотностей, распространяющихся волнообразно по ходу движения или рассеивающихся, а энергия в ветре может быть преобразована различными способами.

Кроме того, ветер может образовывать два не смешивающихся газа с различными температурами и потоками в том же районе, и эти области могут по-разному реагировать на присутствующие магнитные поля.

Первый анализ ключевых нестабильностей солнечного ветра

Астроному CfA Майку Стивенсу (Mike Stevens) и его коллегам удалось проанализировать две ключевых нестабильности для ветра, использовав космический аппарат Wind. Это был первый анализ всех трех видов частиц. Одна из нестабильностей показала, что для создания ряби в плазме давление, направленное по ходу движения, должно быть достаточно велико, а также другие результаты, когда давление растет в плотных сгустках ветра, заставляя их разбиваться.

Ученые, исходившие из данных "Ветра", сделали вывод, что протоны были разновидностями, которые доминировали для обеих нестабильностей. Однако присутствие двух других видов было значительным для каждой нестабильности и способствовало приблизительно одной трети наблюдаемых эффектов. Отсюда следует, что большую часть времени солнечный ветер стабилен. Новые результаты будут полезны для других ситуаций, связанных с астрофизической плазмой.

Источник: cfa.harvard.edu