Tämä on taiteilijan käsitys maapallon globaalista magneettikentästä ja keulaiskusta. Maa on kuvan keskellä, sitä ympäröi magneettikenttä, jota edustavat purppuraviivat. Jousi-isku on sininen puolikuu oikealla. Maan magneettinen "kilpi" taipuu monien aurinkotuulen energisten hiukkasten, jotka ovat kultaa, kulmaan.
(Kuva: © Walt Feimer (HTSI) / NASA / Goddard-avaruuslentokeskuksen käsitteellinen kuvalaboratorio)
Auringon tuuli virtaa plasmaa ja hiukkasia auringosta avaruuteen. Vaikka tuuli on vakio, sen ominaisuudet eivät ole. Mikä aiheuttaa tämän virran, ja miten se vaikuttaa maahan?
Tuulinen tähti
Koronan, auringon ulkokerroksen, lämpötila on jopa 2 miljoonaa Fahrenheit-astetta (1,1 miljoonaa Celsius-astetta). Tällä tasolla auringon painovoima ei pysty pitämään kiinni nopeasti liikkuvista hiukkasista, ja ne virtaavat pois tähtiä kohti.
Auringon aktiivisuus muuttuu 11-vuotisen jaksonsa aikana, jolloin auringonpisteiden lukumäärät, säteilytasot ja poistunut materiaali muuttuvat ajan myötä. Nämä muutokset vaikuttavat auringon tuulen ominaisuuksiin, mukaan lukien sen magneettikenttä, nopeus, lämpötila ja tiheys. Tuuli vaihtelee myös sen perusteella, mistä auringolta se tulee ja kuinka nopeasti kyseinen osa pyörii.
Auringon tuulen nopeus on korkeampi koronaalisten reikien yli, ja nopeus nousee jopa 500 mailiin (800 kilometriä) sekunnissa. Lämpötila ja tiheys koronaalireikien kohdalla ovat alhaiset ja magneettikenttä on heikko, joten kenttäviivat ovat avoinna avaruuteen. Nämä reiät esiintyvät napoilla ja matalilla leveysasteilla ja saavuttavat suurimman, kun aktiviteetti auringossa on minimissä. Lämpötilat nopeassa tuulessa voivat olla jopa miljoona F (800 000 C).
Päiväntasaajan ympärillä kulkevassa koronaleikkauksessa, aurinkotuuli kulkee hitaammin, noin 200 mailia (300 km) sekunnissa. Lämpötilat hitaassa tuulessa nousevat jopa 2,9 miljoonaan F (1,6 miljoonaan C).
Aurinko ja sen ilmapiiri koostuvat plasmasta, positiivisten ja negatiivisesti varautuneiden hiukkasten sekoituksesta erittäin korkeissa lämpötiloissa. Mutta kun materiaali poistuu auringosta, jota aurinkotuuli kantaa, siitä tulee kaasumaista.
"Kun menet kauemmaksi auringosta, magneettikentän voimakkuus putoaa nopeammin kuin materiaalin paine", sanoi Coloradon Boulderissa sijaitsevan Lounais-tutkimusinstituutin (SwRI) aurinkofyysikko Craig DeForest. "Lopulta materiaali alkaa toimia enemmän kuin kaasu ja vähemmän kuin magneettisesti rakennettu plasma."
Vaikuttaa maahan
Kun tuuli kulkee aurinkoa kohti, se kantaa varautuneita hiukkasia ja magneettipilviä. Jotkut auringon tuulen päästävät kaikkiin suuntiin jatkuvasti buffet-planeettamme, jolla on mielenkiintoisia vaikutuksia.
Jos auringon tuulen kuljettama materiaali saavuttaisi planeetan pinnan, sen säteily aiheuttaisi vakavia vaurioita mahdolliselle elämälle. Maan magneettikenttä toimii suojana, ohjaten materiaalia planeetan ympärille siten, että se virtaa sen ulkopuolelle. Tuulen voima venyttää magneettikentän siten, että se tasoittuu sisäänpäin aurinko-puolella ja venytetään yön puolelle.
Joskus aurinko sylkee suuria plasmapurskeita, joita kutsutaan sepelvaltimoiden ejektioiksi (CME) tai aurinko myrskyiksi. Yleisempiä aurinko-maksimiksi kutsutun syklin aktiivisella ajanjaksolla CME: t ovat voimakkaampia kuin tavallinen aurinkotuuli. [Valokuvat: Upeita valokuvia aurinkopaneeleista ja aurinko myrskyistä]
"Aurinkokengät ovat aurinko-maa-yhteyden tehokkaimpia ajureita", NASA sanoo verkkosivustollaan Maa-alueellisten aurinkosuhteiden seurantakeskukselle (Stereo). "Huolimatta tärkeydestään, tutkijat eivät ymmärrä täysin CME: ien alkuperää ja kehitystä eikä niiden rakennetta tai laajuutta planeettavälisessä tilassa." STEREO-operaatio toivoo muuttavansa sen.
Kun aurinkotuuli kuljettaa CME: itä ja muita voimakkaita säteilypurskeita planeetan magneettikentään, se voi aiheuttaa takapuolen magneettikentän puristumisen toisiinsa, prosessiksi, jota kutsutaan magneettiseksi uudelleenyhteydeksi. Ladatut hiukkaset virtaavat sitten takaisin kohti planeetan magneettinapoja, aiheuttaen kauniita näyttöjä, jotka tunnetaan nimellä aurora, borealisiini yläilmakehässä. [Valokuvat: Amazing Auroras 2012]
Vaikka jotkut ruumista suojaavat magneettikenttä, toisilla puuttuu niiden suojaus. Maan kuulla ei ole mitään suojaa sitä, joten se ottaa täyden vaivan. Elohopealla, lähimmällä planeetalla, on magneettikenttä, joka suojaa sitä tavalliselta tavalliselta tuudelta, mutta se vie täyden voiman voimakkaammilta purskeilta, kuten CME: t.
Kun nopea ja nopea virta ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, ne luovat tiheitä alueita, joita kutsutaan samanaikaisesti pyöriviksi vuorovaikutusalueiksi (CIR), jotka laukaisevat geomagneettiset myrskyt vuorovaikutuksessa maan ilmakehän kanssa.
Auringon tuuli ja sen mukanaan latautuneet hiukkaset voivat vaikuttaa maan satelliitteihin ja GPS: ään (Global Positioning Systems). Voimakkaat purskeet voivat vahingoittaa satelliitteja tai saattaa ajaa GPS-signaalit pois päältä kymmeniä metrejä.
Auringon tuuli ryntää kaikki aurinkojärjestelmän planeetat. NASA: n New Horizons -operaatio jatkoi sen havaitsemista matkalla Uranuksen ja Pluton välillä.
"Nopeus ja tiheys keskimäärin auringon tuulen liikkuessa", sanoo Heather Elliott, avaruustutkija SwRI: llä, San Antoniossa, Teksasissa, lausunnossa. "Mutta tuulta kuumennetaan edelleen puristamalla, kun se kulkee, joten voit nähdä todisteita auringon pyörimiskuviosta lämpötilassa jopa ulkoisen aurinkokunnan järjestelmässä.
Auringon tuulen opiskelu
Olemme tienneet auringontuuleesta 1950-luvulta lähtien, mutta huolimatta sen laajoista vaikutuksista maan päälle ja astronauteille, tutkijat eivät vieläkään tiedä kuinka se kehittyy. Useat operaatiot viime vuosikymmeninä ovat pyrkineet selittämään tämän mysteerin.
NASA: n Ulysses-tehtävä aloitettiin 6. lokakuuta 1990 ja se tutki aurinkoa useilla leveysasteilla. Se mittasi aurinkotuulen erilaisia ominaisuuksia yli kymmenen vuoden aikana.
Advanced Composition Explorer (ACE) -satelliitti kiertää yhdessä maapallon ja auringon välisessä erityiskohdassa, joka tunnetaan nimellä Lagrange-piste. Tällä alueella auringon ja planeetan painovoima vetää tasaisesti, pitäen satelliitin vakaalla kiertoradalla. Vuonna 1997 aloitettu ACE mittaa aurinkotuulta ja tarjoaa reaaliaikaisia mittauksia hiukkasten vakiovirtauksesta.
NASAn kaksi avaruusalusta, STEREO-A ja STEREO-B, tutkivat auringon reunaa nähdäkseen kuinka aurinkotuuli syntyy. Lokakuussa 2006 avattu STEREO on tarjonnut "ainutlaatuisen ja vallankumouksellisen kuvan aurinko-maa-järjestelmästä", NASA: n mukaan.
Uusi tehtävä toivoo loistaa valoa aurinkoon ja sen aurinkotuuliin. NASA: n Parker Solar Probe, jonka on tarkoitus käynnistää kesällä 2018, tavoitteena on "koskettaa aurinkoa". Sen jälkeen kun tähti on kiertänyt tiiviisti useita vuosia, koetin sukeltaa ensimmäistä kertaa koronaan käyttämällä kuvantamisen ja mittausten yhdistelmää mullistaakseen koronan ymmärtämisen ja lisätäksesi ymmärrystä auringon tuulen alkuperästä ja kehityksestä.
"Parker Solar Probe aikoo vastata aurinkofysiikkaa koskeviin kysymyksiin, joista olemme hämmentyneet yli kuuden vuosikymmenen ajan", Parker Solar Probe -projektitutkija Nicola Fox Johns Hopkinsin yliopiston sovelletun fysiikan laboratoriosta sanoi lausunnossaan. "Se on avaruusalus, joka on täynnä teknologisia läpimurtoja, joka ratkaisee useita tähtiä koskevista suurimmista mysteereistä, mukaan lukien selville, miksi auringon korona on niin paljon kuumempi kuin sen pinta."
Lisäresurssit
- Reaaliaikainen aurinkotuuli (NOAA / Avaruussääennustekeskus)
- 3 päivän ennuste (NOAA / Avaruussääennustekeskus)
- Viikoittaiset kohokohdat ja 27 päivän ennuste (NOAA / Avaruussääennustekeskus)
