Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из спирали Паркера )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гелиосферный токовый слой

Гелиосферный текущий лист [1] представляет собой поверхность в Солнечной системе , где полярность из Солнца «s магнитного поля изменяется с севера на юг. Это поле простирается по всей экваториальной плоскости Солнца в гелиосфере . [2] [3] Форма токового слоя является результатом влияния вращающегося магнитного поля Солнца на плазму в межпланетной среде ( солнечный ветер ). [4] Небольшой электрический ток.расходуется внутри листа около 10 -10 А / м 2 . Толщина токового слоя около 10 000 км вблизи орбиты Земли.

Основное магнитное поле называется межпланетным магнитным полем , и возникающий в результате электрический ток образует часть гелиосферной токовой цепи. [5] Гелиосферный токовый слой также иногда называют межпланетным токовым слоем .

Характеристики [ править ]

Форма юбки балерины [ править ]

Спираль Паркера

Когда Солнце вращается, его магнитное поле закручивается в архимедову спираль , поскольку оно распространяется через солнечную систему. Это явление часто называют Паркер спираль , после того, как Юджин Паркер работы «с [6] , что предсказал структуру межпланетного магнитного поля. Спираль характер гелиосферного магнитного поля был отмечен ранее Альфвнами , [7] на основе структуры хвостов комет.

Влияние этого спиралевидного магнитного поля на межпланетную среду ( солнечный ветер ) создает самую большую структуру в Солнечной системе - гелиосферный токовый слой. Спираль магнитное поле Паркер был разделен на две части текущего листа , [8] математическая модель впервые разработана в начале 1970 - х Шаттена. Она превращается в волнистую спираль, напоминающую юбку балерины . [9] [10] Волнистость токового слоя возникает из-за угла наклона оси диполя магнитного поля к оси вращения Солнца и отклонений от поля идеального диполя. [11]

В отличии от привычной формы поля от барного магнита , расширенное поле Солнца закручивается в арифметическую спираль от магнитогидродинамического влияния солнечного ветра . Солнечный ветер проходит наружу от Солнца со скоростью 200-800km / с, но отдельной струей солнечного ветра от конкретной функции на поверхность при вращении Солнца с вращением Солнца , что делает спиральный узор в пространстве. В отличие от струи спринклера, солнечный ветер привязан к магнитному полю с помощью МГД.эффекты, так что силовые линии магнитного поля привязаны к материалу в струе и принимают форму арифметической спирали. Причину спиралевидной формы балерины иногда называют «эффектом садового дождевателя» или «эффектом садового шланга» [12] [13], потому что его сравнивают с дождевателем для лужайки с соплом, которое перемещается вверх и вниз во время вращения. Поток воды представляет собой солнечный ветер.

Спиральная форма солнечного ветра Паркера изменяет форму магнитного поля Солнца во внешней Солнечной системе : за пределами 10–20 астрономических единиц от Солнца магнитное поле почти тороидальное (направлено вокруг экватора Солнца), а не полоидальный (направленный с севера на южный полюс, как в стержневом магните) или радиальный (направленный наружу или внутрь, как можно было бы ожидать от потока солнечного ветра, если бы Солнце не вращалось). Форма спирали также значительно увеличивает силу солнечного магнитного поля во внешней Солнечной системе.

Спираль Паркера может быть ответственна за дифференциальное вращение Солнца , при котором полюса Солнца вращаются медленнее (около 35-дневного периода вращения), чем экватора (около 27-дневного периода вращения). Солнечный ветер направляется магнитным полем Солнца и, следовательно, в значительной степени исходит из полярных областей Солнца; индуцированная спиральная форма поля вызывает момент сопротивления на полюсах из-за силы магнитного натяжения .

Во время солнечного максимума все магнитное поле Солнца переворачивается, таким образом меняя полярность поля каждый солнечный цикл . [14]

Магнитное поле [ править ]

Гелиосферный токовый слой вращается вместе с Солнцем с периодом около 25 дней, в течение которых пики и впадины юбки проходят через магнитосферу Земли, взаимодействуя с ней. Вблизи поверхности Солнца магнитное поле, создаваемое радиальным электрическим током в листе, имеет порядок5 × 10 −6  т . [5]

Магнитное поле на поверхности Солнца составляет около 10 −4  т . Если бы форма поля была магнитным диполем , напряженность уменьшалась бы с кубом расстояния, в результате чего примерно10 −11  Тл на орбите Земли. Гелиосферный токовый слой приводит к появлению мультипольных компонентов более высокого порядка, так что фактическое магнитное поле на Земле, создаваемое Солнцем, в 100 раз больше.

Электрический ток [ править ]

Электрический ток в гелиосферном токовом слое имеет радиальную составляющую (направленную внутрь), а также азимутальную составляющую, при этом радиальная цепь замыкается наружными токами, выровненными с магнитным полем Солнца в полярных областях Солнца. Радиальный ток в цепи порядка3 × 10 9  ампер . [5] По сравнению с другими астрофизическими электрическими токами, токи Биркеланда, которые питают полярное сияние Земли, примерно в тысячу раз слабее и составляют миллион ампер. Максимальная плотность тока в листе порядка10 −10  А / м 2 (10 -4  А / км 2 ).

История [ править ]

Гелиосферный токовый слой был открыт Джоном М. Уилкоксом и Норманом Ф. Нессом , которые опубликовали свое открытие в 1965 году. [15] Ханнес Альфвен и Пер Карлквист размышляют о существовании галактического токового слоя , аналога гелиосферного токового слоя. с предполагаемым галактическим током от 10 17 до 10 19 ампер, который мог бы течь в плоскости симметрии галактики. [16]

См. Также [ править ]

  • Межпланетное магнитное поле
  • Список статей по плазме (физике)

Ссылки [ править ]

  1. ^ " Гелиосферный токовый слой " Смит, Э. Дж., Журнал геофизических исследований 106, A8, 15819, 2001.
  2. ↑ Звезда с двумя северными полюсами. Архивировано 18июля 2009 г.на Wayback Machine , 22 апреля 2003 г., Science @ NASA.
  3. ^ Райли, Пит; Линкер, JA; Микич, З., " Моделирование гелиосферного токового слоя: вариации солнечного цикла ", (2002) Журнал геофизических исследований (космическая физика), том 107, выпуск A7, стр. SSH 8-1, CiteID 1136, DOI 10.1029 / 2001JA000299. ( Полный текст Архивировано 14 августа 2009 г. в Wayback Machine )
  4. ^ "Художественная концепция гелиосферного течения" . Архивировано 1 сентября 2006 года . Проверено 20 ноября 2005 .CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
  5. ^ а б в Израелевич П.Л. и др. , " МГД-моделирование трехмерной структуры гелиосферного токового слоя " (2001) Astronomy and Astrophysics , v.376, p.288–291
  6. ^ Паркер, EN, " Динамика межпланетного газа и магнитных полей ", (1958) Astrophysical Journal , vol. 128, стр.664
  7. ^ " К теории хвостов комет ", Х. Альфвен, Tellus 9, 92, 1957.
  8. ^ " Магнитная модель токового слоя для солнечной короны ", К. Х. Шаттен, Космическая электродинамика, 2, 232–245, 1971.
  9. ^ Розенберг, Р.Л. и П.Дж. Коулман, мл., Гелиографическая зависимость доминирующей полярности межпланетного магнитного поля от широты, J. Geophys. Res. , 74 (24), 5611–5622, 1969.
  10. ^ Wilcox, JM; Шеррер, PH; Hoeksema, JT, " Происхождение искривленного гелиосферного токового слоя " (1980)
  11. ^ Оуэнс, MJ; Форсайт, Р.Дж. (2013). «Магнитное поле гелиосферы». Живые обзоры по солнечной физике . 10 (1): 11. arXiv : 1002.2934 . Bibcode : 2013LRSP ... 10 .... 5O . DOI : 10.12942 / lrsp-2013-5 .
  12. ^ Луиза К. Харра, Кейт О. Мейсон, Космические науки 2004, Imperial College Press, ISBN 1-86094-361-6 
  13. ^ Смит, Е., « Солнце, солнечный ветер и магнитное поле архивации 2008-02-05 в Wayback Machine », июль 1999, Труды Международной школы физики Э.Ферми Варенной, Италия
  14. ^ Барбье, Бет. «Космикопия НАСА - Солнце - Магнитное поле Солнца» .
  15. ^ Уилкокс, Джон М .; Несс, Норман Ф. (1965). «Квазистационарная вращающаяся структура в межпланетной среде» . Журнал геофизических исследований . 70 (23): 5793–5805. Bibcode : 1965JGR .... 70.5793W . DOI : 10.1029 / JZ070i023p05793 . ЛВП : 2060/19660001924 .
  16. ^ Альфвен, Ханнес; Карлквист, Пер (1978). «Межзвездные облака и звездообразование» . Астрофизика и космическая наука . 55 (2): 487–509. Bibcode : 1978Ap & SS..55..487A . DOI : 10.1007 / bf00642272 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Гелиосферный токовый лист
  • Звезда с двумя северными полюсами (есть анимация)
  • Межпланетное магнитное поле
  • Трехмерный вид гелиосферного токового слоя
  • Ссылки на статьи в системе астрофизических данных НАСА ( полнотекстовые статьи в Интернете )