12. СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА МЕСТНЫЙ ПОТОК КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ
12.1. СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР
Температура фотосферы Солнца, определенная по линиям поглощения в его спектре, составляет около 104 К, Однако из наблюдений установлено, что за пределами фотосферы Солнца находится высокотемпературный газ — солнечная корона. Линии в спектре соответствуют переходам между очень сильно возбужденными уровнями. Они называются корональными линиями и испускаются такими ионами, как
и др. В качестве механизма нагрева, вероятно, служит перенос энергии ударными или гидромагнитными волнами от поверхностных слоев Солнца.
Физические условия привели к одному из самых красивых теоретических предсказаний, сделанных в последнее время. Паркер вывел гидродинамические уравнения для такой горячей плазмы в гравитационном поле Солнца и показал, что должен существовать общий поток вещества от Солнца, который был назван солнечным ветром. Мы не будем приводить здесь эти уравнения, а рекомендуем прочитать книгу Паркера «Динамические процессы в межпланетной среде» [3]. Интересно, что тот же набор основных уравнений описывает звездный ветер и потоки аккреции, являющиеся источниками энергии в двойных рентгеновских источниках (см. п. 16.5.2).
Паркер создал свою теорию в 1958 г. В 1959 г. советская автоматическая станция «Луна-2» измерила поток частиц, исходящий от Солнца, а в 1962 г. американский зонд «Маринер-2», запущенный к Венере, измерял концентрацию частиц, скорость и напряженность магнитного поля в течение всего полета. Параметры солнечного ветра в окрестностях Земли в период минимума солнечной активности приведены в табл. 12.1. Это — усредненные значения, а на протяжении полного цикла солнечной активности отмечаются значительные вариации. Средняя напряженность магнитного поля в солнечном ветре примерно составляет
Соответствующая плотность энергии магнитного поля в солнечном ветре
следовательно, основная часть энергии солнечного ветра приходится на кинетическую энергию протонов.
Построим модель солнечного ветра и связанного с ним магнитного поля. Для нас это важно, поскольку имеются свидетельства того, что солнечная активность влияет на поток космических лучей и это влияние осуществляется посредством солнечного ветра. Познакомимся с результатами наблюдений.
Таблица 12.1 (см. скан) Типичные параметры солнечного ветра