Солнечный ветер

В. Комаров

В конце 40-х годов астрономы обнаружили непонятное явление: интенсивность космических лучей снижается при возрастании солнечной активности и совсем резко падает во время магнитных бурь. Это представлялось довольно странным. Скорее можно было ожидать обратного. Ведь само Солнце — поставщик космических частиц. Поэтому, казалось бы, чем выше активность нашего дневного светила, тем больше частиц оно должно выбрасывать в окружающее пространство. Оставалось предположить, что возрастание солнечной активности так влияет на земное магнитное поле, что оно сильнее начинает отклонять частицы космических лучей. Путь к Земле им как бы закрывается. Объяснение представлялось логичным. Но, увы, как выяснилось вскоре, оно было явно недостаточным. Оказалось, что изменение физических условий только в непосредственной близости от Земли не может вызвать эффекта такого масштаба, какой наблюдался в действительности. Очевидно, должны существовать какие-то другие силы, препятствующие проникновению космических лучей в пределы Солнечной системы. И притом такие, которые возрастают с увеличением солнечной активности. Тогда-то и возникло предположение, что виновниками загадочного эффекта служат потоки заряженных частиц, вырывающиеся из Солнца и пронизывающие все пространство Солнечной системы. Этот своеобразный солнечный «ветер» и очищает межпланетную среду, «выметая» из нее частицы космических лучей. В пользу подобной гипотезы говорили также явления, наблюдающиеся в кометах. Как известно, кометные хвосты всегда направлены от Солнца. Сперва, это связывали со световым давлением солнечных лучей. Однако в середине текущего столетия выяснилось, что одно лишь световое давление не может вызывать всех явлений, происходящих в кометах. Стало ясно, что для образования и наблюдаемого отклонения кометных хвостов необходимо воздействие не только фотонов, но и частей вещества. Кстати, такие частицы могли бы возбуждать свечение ионов, происходящее в кометных хвостах. О том, что Солнце выбрасывает потоки заряженных частиц — корпускул, было известно и до этого. Однако предполагалось, что такие потоки носят эпизодический характер. Их возникновение астрономы связывали с появлением вспышек и пятен. Но кометные хвосты направлены в противоположную сторону от Солнца всегда, а не только в пе­риоды усиления солнечной ак­тивности. Значит, и корпускуляр­ная радиация, заполняющая про­странство Солнечной системы, должна существовать постоянно. С возрастанием солнечной актив­ности она лишь усиливается. Око­лосолнечное пространство непре­рывно «обдувается» солнечным «ветром». Из чего же состоит этот «ветер» и при каких услови­ях он возникает? Внешняя часть Солнца имеет сложное слоистое строение. Один из таких слоев — так называемая фотосфера, то есть светящаяся сфера. Именно фотосфера излу­чает большую часть солнечного света, это ее мы видим ослепи­тельно ярким диском. Над фото­сферой находится сравнительно тонкий слой, названный за свой красноватый цвет хромосферой или цветной сферой. Далее рас­полагается внешний слой солнеч­ной атмосферы — корона. Эта часть атмосферы нашего дне­вного светила необычайно разре­жена. Даже вблизи от Солнца ее плотность составляет всего около одной стомиллионной доли плот­ности земной атмосферы. Но так называемая кинетическая темпе­ратура короны, определяемая по скорости движения частиц, весь­ма велика. Она достигает милли­она градусов. Поэтому корональный газ полностью ионизирован и состоит из ионов, протонов и свободных электронов. Не так давно появились сообще­ния о том, что в составе солнеч­ного ветра обнаружены и ионы гелия. Это проливает свет на ме­ханизм, с помощью которого про­исходит выброс Солнцем заря­женных частиц. Вероятно, образо­вание солнечного ветра связано с действием магнитных сил. При этом, улетая от Солнца, облака плазмы как бы уносят с собой и магнитные поля. Именно эти по­ля и служат тем своеобразным «цементом», который «скрепляет» воедино частицы с различными массами и зарядами (ядра ато­мов гелия в четыре раза тяжелее протонов).

По мере удаления от Солнца плотность короны постепенно уменьшается. Но оказывается, в районе орбиты Земли она еще заметно отличается от нуля. В этой области Солнечной системы на каждый кубический санти­метр пространства приходится от 100 до 1 тысячи короналышх частиц. Другими словами, наша планета находится внутри сол­нечной атмосферы, и, если хоти­те, мы вправе называть себя не только жителями Земли, но и жителями атмосферы Солнца. Если вблизи Солнца корона более или менее стабильна, то по мере увеличения расстояния она стре­мится расшириться в простран­ство. И чем дальше от Солнца, тем выше скорость этого расши­рения.

2009