Aurinkotuuli
Wikipedia
Aurinkotuulella tarkoitetaan Auringon koronasta lähtöisin olevaa hiukkasvirtaa, joka pakenee Auringosta poispäin. Aurinkotuuli koostuu lähinnä alkeishiukkasista, elektroneista ja protoneista. Koska aurinkotuulen hiukkaset ovat sähköisesti varautuneita, Maan magneettikenttä ohjaa tavallisesti suurimman osan aurinkotuulesta maapallon ohitse osan jäädessä loukkuun esimerkiksi Van Allenin vyöhykkeisiin. Erityisesti voimakkaiden Auringon aktiivisuuspiikkien aikana tai Maan magneettikentän ollessa heikko aurinkotuulen hiukkasia pääsee ilmakehään, jotka reagoidessaan ilman hapen ja typen kanssa synnyttävät revontulia. Aurinkotuuli sekoitetaan helposti Auringon säteilypaineeseen, joka on kuitenkin Auringon säteilemien fotonien liikemäärän aiheuttamaa.
Aurinkotuulta vastaava ilmiö tunnetaan myös muilla tähdillä. Tällöin sitä nimitetään tähtituuleksi. Aivan erityisen voimakas tähtituuli on kirkkailla ja suurimassaisilla tähdillä, kuten Wolfin–Rayetin tähdillä. Voimakas tähtituuli aiheuttaa tähden spektriin tyypillisiä P Cygni -profiileja.
[muokkaa] Aurinkotuulen fysikaalisia ominaisuuksia
Aurinkotuulen olemassoloa ennustelivat monet teoreetikot 1950-luvulla ja venäläisten Luna 1 mittasi ensimmäisenä aurinkotuulen 1959. Lopullisesti aurinkotuulen olemassaolo hyväksyttiin 1960-luvulla. Jotkut tutkijat huomasivat auringonpurkausten ja revontulien syy-yhteyden ja esittivät ajatuksen varattujen hiukkasten virrasta, joka tulee auringosta jo 1800-luvulla ja 1900-luvun alussa, mutta heitä ei laajalti uskottu. Aurinkotuuli on auringon koronasta, hehkuvasta ulommasta kaasukehästä irtautunutta hiukkasvirtaa.
Aurinkotuulen ominaisuuksia:
- noin 95% on protoneja
- 4% alfahiukkasia eli ionisoitunutta heliumia
- 0,5% muita ioneja (joita monesti kustutaan nimellä "pienemmät ionit").
- Protonien ja elektronien energia on noin 500 keV.
- Aurinkotuulen nopeus Maan radan kohdalla:
- 200 – 889 km/s
- 450 km/s.
- Hiukkasvirta nopeutuu etääntyessään auringosta ja on keskimäärin 200 km/s 5 Auringon säteen päässä ja 300 km/s 30 auringon säteen päässä.
- Maan radan kohdalla hiukkastiheys on 5 protonia ja elektronia kuutiosenttimetrissä
- Elektronien ja protonien tiheys vaihtelee 3 – 20 cm-3
- Protonien energia 0,5 keV ja lämpötila 10 000 K (1000 – 30000 K)
- Elektronien energia 0,25 eV ja lämpötila 15 000 K (9000 – 20 000 K)
- Auringon massan menetys eli massakato on 1×109 kg/s, joka vastaa noin viidennestä Auringon fuusioreaktiossa sekunnissa palavasta vedystä.
- Massakato on 1*10-13 Auringon massa vuodessa.
- Kaukaisessa menneisyydessä Auringon massakato oli 1000 kertaa suurempi eli 1*10-10 Auringon massaa vuodessa.
- Aurinkotuuli tulee Maahan 4,5 päivässä.
- Tuuli lähtee Auringosta 2+-15 asteen suunnasta.
- Suunta Maan etäisyydellä 45.
Aurinkotuuli irtautuu Auringon kuumasta koronasta, kaasukehän hajaantumisvyöhykkeestä saavuttaen koronan äänennopeuden 200 km/s viiden auringon säteen päässä. Aurinkotuulessa on puuskaisuutta ja myrskyjä. Aurinkotuulen mukanaan kuljettaman magneettikentän voimakkuus on muutama kymmenestuhannesosa Maan magneettikentän voimakkuudesta. Hidas aurinkotuuli irtautuu auringonpilkkujen välisistä magneettikentistä, nopea irtautuu ns. koronan aukosta, joka on auringonpilkkualueiden välissä. Koronan aukot säteilevät heikosti röntgensäteitä ja ovat pitkiä, kapeita ja pitkäikäisiä. Auringonpilkkujen magneettikentäthän ovat kirkkaita röntgensäteilijöitä. Maapallon kohdalla magneettiset myrskyt toistuvat Auringon pyörimisen tahdissa. Koronan aukoista lähtee noin 750 km/s nopeuksinen nopea aurinkotuuli. Aurinkotuuli muistuttaa spiraalia planeettojen ratatasossa, koska se kulkee pitkin Auringon magneettikenttää, joka muuttuu spiraaliksi auringon pyöriessä. Auringon magneettikenttä luo planeettainväliseen avaruuteen virtalevyjä, jotka muistuttavat spiraalimaisesti kiertynyttä rypistynyttä verhoa. Maan radan kohdalla spiraalin suunta on 45. Auringon magneettikentän voimakkuus on 10-4 teslaa. Maan kohdalla auringon magneettikenttä on sata kertaa odotettua voimakkaampi, 6-9 teslaa joka vaihtelee välillä 2 – 10 -9. Alfven-nopeus (magneettisten häirititten siirtymisnopeus) tuulelle on 60 km/s eli 30 - 150 km/s. Planeettojen ratatason ulkopuolella aurinkotuuli on nopeaa, 600 – 800 km/s. Planeettojen ratojen kohdalla nopeus on pienempi ja puuskittainen: 200 -600 km/s. Aurinkotuulen voimakkuus kasvaa ajoittain jopa 100 – 1000 kertaiseksi. Maan etäisyydellä aurinkotuuli aiheutaa revontulet ja Van Allenin vyöhykkeet. Aurinkotuulen voimistuminen muuttaa Maan magneettikentän ja aurinkotuulen kohtaamisvyöhykettä, shokkirintamaa, muutamalla Maan säteellä. Maan magneettikenttä suojaa maapalloa aurinkotuulelta.
Aurinkotuuli hidastuu äänen nopeutta vastaavaan arvoon 50 – 100 AU:n etäisyydellä. Arvellaan aurinkotuulen raja, "avoimien" voimaviivojen ulottuvan satojen tähtitieteellisten yksiköiden päähän.
[muokkaa] Auringon flaret ja aurinkotuuli
Auringon flarepurkauksista lähtevä aurinkotuuli etenee aurinkotuulta huomattavasti nopeammin. 1–100 keV elektronit saapuvat alle puolessa tunnissa, 100 kEv-100 mev energiaiset elektronit saapuvat noin puolen tunnin päästä flaren alkamisesta. Relativististen, suurenergiaisten elektronien määrä kasvaa 1–4 tunnissa huippuunsa, jonka jälkeen reletivististen elektronien määrä alenee 1–2 päivässä. Nopeimmin saapuvat 40 läntiseltä leveydeltä protonit, joiden energia on 1–100 MeV. Protonien saapumisaika vaihtelee tunnista muutamaan päivään.
