Ovo je umjetnički koncept Zemljinog globalnog magnetskog polja, s lučnim udarcem. Zemlja je u sredini slike, okružena je magnetskim poljem predstavljenim ljubičastim linijama. Šal s lukom je plavi polumjesec s desne strane. Mnoge energetske čestice sunčevog vjetra, prikazane u zlatu, su odbijene od Zemljinog magnetskog "štita".
(Slika: © Walt Feimer (HTSI) / NASA / Goddard Centar za svemirske letove konceptualna slika laboratorija)
Solarni vjetar raspršuje plazmu i čestice sunca u svemir. Iako je vjetar konstantan, njegova svojstva nisu. Što uzrokuje ovaj tok i kako utječe na Zemlju?
Vjetrovita zvijezda
Korona, sunčev vanjski sloj, dostiže temperature do 2 milijuna stupnjeva Farenhajta (1,1 milijuna stupnjeva Celzija). Na ovom nivou, sunčeva gravitacija ne može se zadržati na česticama koje se brzo kreću, a one struju dalje od zvijezde.
Sunčeva aktivnost pomiče se tijekom 11-godišnjeg ciklusa, s vremenom se mijenjaju brojevi sunčevih pjega, razine zračenja i izbačeni materijal. Ove promjene utječu na svojstva sunčevog vjetra, uključujući njegovo magnetsko polje, brzinu, temperaturu i gustoću. Vjetar se razlikuje i odakle dolazi na suncu i koliko brzo se taj dio okreće.
Brzina sunčevog vjetra veća je u koronalnim rupama, dostižući brzinu do 800 milja u sekundi. Temperatura i gustoća koronalnih rupa su niske, a magnetsko polje je slabo, tako da su linije polja otvorene u prostor. Te se rupe javljaju na polovima i malim širinama, dostižući svoje najveće kada je aktivnost na suncu minimalna. Temperature na brzom vjetru mogu doseći i do milijun F (800.000 C).
U koronalnom strujnom pojasu oko ekvatora, solarni vjetar putuje sporije, oko 300 km (300 km) u sekundi. Temperature na sporom vjetru dosežu i do 2,9 milijuna F (1,6 milijuna C).
Sunce i njegova atmosfera sastoje se od plazme, mješavine pozitivno i negativno nabijenih čestica pri ekstremno visokim temperaturama. No kako materijal odlazi od sunca, nošen sunčevim vjetrom, on postaje više nalik plinu.
"Što se više udaljavate od sunca, jačina magnetskog polja opada brže od pritiska materijala", rekao je Craig DeForest, solarni fizičar iz jugozapadnog istraživačkog instituta (SwRI) u Boulderu, Colorado. "Naposljetku, materijal počinje djelovati više kao plin, a manje poput magnetski strukturirane plazme."
Pogađa Zemlju
Dok vjetar odlazi od sunca, on nosi nabijene čestice i magnetske oblake. Emitovani u svim smjerovima, neki solarni vjetar neprestano buji naš planet, uz zanimljive efekte.
Ako bi materijal nošen sunčevim vjetrom dospio do površine planeta, njegovo bi zračenje nanijelo ozbiljnu štetu bilo kojem životu koji postoji. Zemljino magnetsko polje služi kao štit, preusmjeravajući materijal oko planete tako da struji izvan njega. Sila vjetra proteže magnetsko polje tako da se smiri prema unutra sa sunčane strane i ispruži na noćnoj strani.
Ponekad sunce ispljune velike eksplozije plazme poznate kao izbacivanje koronalne mase (CME) ili solarne oluje. Češće tijekom aktivnog razdoblja ciklusa poznatog kao solarni maksimum, CME imaju snažniji učinak od standardnog solarnog vjetra. [Fotografije: zapanjujuće fotografije sunčevih bljeskova i solarnih oluja]
"Sunčevi izbacivanja najsnažniji su pokretači veze sunce-zemlja", kaže NASA na svojoj web stranici Opservatorija za solarne zemaljske odnose (STEREO). "Unatoč njihovoj važnosti, znanstvenici ne razumiju u potpunosti porijeklo i razvoj CME-a, niti njihovu strukturu ili opseg u međuplanetarnom prostoru." Misija STEREO nada se da će to promijeniti.
Kad solarni vjetar prenosi CME-ove i druge snažne izljeve zračenja u magnetsko polje planeta, može uzrokovati da se magnetsko polje na stražnjoj strani stisne zajedno, proces poznat kao magnetsko ponovno spajanje. Napunjene čestice se zatim vraćaju prema magnetskim polovima planete, uzrokujući prekrasne prikaze poznate kao aurora borealisin gornje atmosfere. [Fotografije: Amazing Auroras iz 2012.]
Iako su neka tijela zaštićena magnetskim poljem, drugima nedostaje njihova zaštita. Zemljin mjesec nema što da ga zaštiti, pa je preuzeo punu težinu. Merkur, najbliža planeta, ima magnetsko polje koje ga štiti od redovnog standardnog vjetra, ali za to je potrebna puna sila snažnijih izbijanja poput CME-a.
Kada tokovi velike i male brzine djeluju jedni s drugima, stvaraju gusta područja poznata kao regije rotirajućih interakcija (CIRs) koja pokreću geomagnetske oluje prilikom interakcije sa Zemljinom atmosferom.
Solarni vjetar i nabijene čestice koje nosi mogu utjecati na Zemljine satelite i Global Positioning Systems (GPS). Snažni rafali mogu oštetiti satelite ili gurnuti GPS signale da se isključe s desetaka metara.
Solarni vjetar uništava sve planete u Sunčevom sustavu. NASA-ina misija New Horizons nastavila ga je otkrivati dok je putovala između Urana i Plutona.
"Prosjek brzine i gustoće zajedno kako solarni vjetar odmiče", izjavila je Heather Elliott, svemirska znanstvenica iz SwRI-a u San Antoniju u Teksasu. "Ali vjetar se i dalje zagrijava kompresijom dok putuje, tako da možete vidjeti dokaze sunčeve rotacije u temperaturi čak i u vanjskom Sunčevom sustavu.
Proučavajući solarni vjetar
O solarnom vjetru znamo od 1950-ih, ali unatoč velikim utjecajima na Zemlju i astronaute, znanstvenici i dalje ne znaju kako se on razvija. Nekoliko misija u posljednjih nekoliko desetljeća nastojalo je objasniti ovu tajnu.
Pokrenuta 6. listopada 1990., NASA-ina misija Ulysses proučavala je sunce na raznim geografskim širinama. Mjerila je različita svojstva sunčevog vjetra tijekom više od desetak godina.
Satelit naprednog sastava Explorer (ACE) orbitira na jednoj od posebnih točaka između Zemlje i sunca poznate kao Lagrangeova točka. U tom se području gravitacija sunca i planeta povlači jednako, držeći satelit u stabilnoj orbiti. Pokrenut 1997. godine, ACE mjeri solarni vjetar i pruža u stvarnom vremenu mjerenja stalnog protoka čestica.
NASA-in svemirski brod, STEREO-A i STEREO-B, proučavaju sunčev rub kako bi vidjeli kako se rađa solarni vjetar. Pokrenut u listopadu 2006. godine, STEREO je pružio "jedinstven i revolucionarni pogled na sistem sunca-Zemlje", navodi NASA.
Nova misija se nada da će obasjati svjetlost sunca i sunčevog vjetra. Nasina sonda Parker Solar, koja se planira lansirati u ljeto 2018. godine, ima za cilj "dodirnuti sunce". Nakon nekoliko godina bliske orbite zvijezde, sonda će prvi put uroniti u koronu, koristeći kombinaciju slika i mjerenja kako bi revolucionizirao razumijevanje korone i povećao razumijevanje podrijetla i razvoja sunčevog vjetra.
"Parkerova solarna sonda odgovorit će na pitanja o solarnoj fizici na koja smo zagonetali više od šest desetljeća", izjavila je naučnica projekta Parker Solar Probe Nicola Fox iz Laboratorija za primijenjenu fiziku Sveučilišta Johns Hopkins sa sveučilišta Johns Hopkins. "To je svemirska letjelica opterećena tehnološkim probojima koji će riješiti mnoge najveće misterije o našoj zvijezdi, uključujući otkrivanje zašto je sunčeva korona toliko toplija od njene površine."
Dodatna sredstva
- Solarni vjetar u realnom vremenu (NOAA / Svemirsko predviđanje centar)
- Trodnevna prognoza (NOAA / Svemirski centar za predviđanje vremena)
- Tjedni aktualni događaji i prognoza za 27 dana (NOAA / Centar za predviđanje svemirskog vremena)
