Как изменяются характеристики солнечного ветра с удалением от Солнца?
Как видно из уравнения (4) , изменение скорости солнечного ветра определяется двумя силами: силой солнечной гравитации и силой, связанной с изменением давления. Расчеты показывают, что на достаточно больших расстояниях от Солнца (практически уже с 1 а.е.) давление почти не изменяется по величине, то есть его изменение очень мало, и сила, связанная с давлением, практически отсутствует. Сила гравитации убывает как квадрат расстояния от Солнца и тоже мала на достаточно больших гелиоцентрических расстояниях. Поскольку обе силы становятся очень малы, то, согласно теории, скорость солнечного ветра становится почти постоянной и при этом значительно превосходит звуковую (как говорят, течение гиперзвуковое). Американские космические аппараты "Вояджер-1 и - 2" и "Пионер-10 и - 11", запущенные еще в 70-х годах и находящиеся сейчас на расстояниях от Солнца в несколько десятков астрономических единиц, экспериментально подтвердили теоретические представления о солнечном ветре. В частности, его скорость оказалась в среднем почти постоянной, а плотность 
убывает как 1/ r2 в соответствии с уравнением сохранения массы для сферически-симметричного случая:
= const.
Температура же не следует адиабатическому закону, что означает существование каких-то источников тепла. Такими источниками могут быть упоминавшаяся нами диссипация волн или нейтральные атомы водорода, проникающие из межзвездной среды в Солнечную систему (этот процесс подробно рассматривался в [8] ).
|
|
|
Очевидно, что скорость солнечного ветра не может быть до бесконечности постоянной, как это следует из решения уравнений газовой динамики (см., например, рис. 1), поскольку Солнечная система окружена межзвездным газом с конечным давлением. Поэтому солнечный ветер на больших расстояниях от Солнца должен тормозиться газом межзвездной среды. Эта проблема подробно рассмотрена в [8]. Здесь только отметим, что плавное торможение газодинамического потока от сверхзвуковых скоростей до дозвуковых, например в сопле Лаваля (см. рис. 2), путем сужения канала невозможно: обязательно должен образоваться скачок параметров газа в виде ударной волны. Аналогичная ситуация может возникнуть и в солнечном ветре. Торможение солнечного ветра из-за противодавления межзвездной среды должно происходить через ударную волну торможения (в английской терминологии termination shock или сокращенно TS). Ее положение сильно зависит от параметров межзвездной среды. Согласно теоретическим расчетам, ударная волна TS находится на расстоянии примерно от 80 до 100 а.е. от Солнца (см. [8]), что позволяет в течение ближайших нескольких лет детектировать ее измерительными приборами, установленными на космических аппаратах "Вояджер".
|
|
|
Заключение
Из рассмотренного выше можно сделать заключение, что солнечный ветер - это физическое явление, которое представляет не только чисто академический интерес, связанный с изучением процессов в плазме, находящейся в естественных условиях космического пространства, но и фактор, который необходимо учитывать при изучении процессов, происходящих в окрестности нашей планеты Земли, что в конце концов влияет на нашу жизнь. Это обусловлено тем, что высокоскоростные потоки солнечного ветра, обтекая Землю, влияют на ее магнитосферу, которая непосредственно связана с более низкими слоями атмосферы. Такое влияние в сильной степени зависит от процессов, происходящих на Солнце, поскольку они связаны с зарождением самого солнечного ветра. Таким образом, солнечный ветер является хорошим индикатором для изучения важных для практической деятельности человека солнечно-земных связей. Однако это уже другая область научных исследований, которой мы не будем касаться в этой статье.
Список литературы
[1] Parker E. // Astrophys. J. 1958. V. 128. No 3.
[2] Chapman S. // J. Atmos. Terr. Phys. 1959. V. 15. No 1/2.
[3] Chamberlain J. // Astrophys. J. 1961. V. 133. No 2.
[4] Грингауз К.И., Безруких В.В., Озеров В.Д., Рыбчинский Р.Е. // Докл. АН СССР. 1960. Т. 131. No 6.
[5] Баранов В.Б., Краснобаев К.В. Гидродинамическая теория космической плазмы. М.: Наука, 1977.
[6] Weber E., Davis L. // Astrophys. J. 1967. V. 148. No 1. Pt. 1.
[7] Паркер Е. Динамические процессы в межпланетной среде. М.: Мир, 1965.
[8] Баранов В.Б. Влияние межзвездной среды на строение гелиосферы // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. No 11. С. 73-79.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 80; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!