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太阳风(英语:solar wind)特指由太阳上层大气射出的超高速等离子体(带电粒子)流。非出自太阳的类似带电粒子流也常称为“恒星风”。

在太阳日冕层的高温(几百万开氏度)下,氢、氦等原子已经被电离成带正电的质子、氦原子核和带负电的自由电子等。这些带电粒子运动速度极快,以致不断有带电的粒子挣脱太阳的引力束缚,射向太阳的外围,形成太阳风。太阳风的速度一般在200-800km/s。一般认为在太阳极小期,从太阳的磁场极地附近吹出的是高速太阳风,从太阳的磁场赤道附近吹出的是低速太阳风。太阳的磁场的活动是会变化的,周期大约为11年。

名称由来

太阳风一词是在1950年代被尤金·派克提出[1]。但是直到1960年代才证实了它的存在。长期观测发现,当太阳存在冕洞时,地球附近就能观测到高速的太阳风。因此天文学家认为高速太阳风的产生与冕洞有密切的关系。太阳表面的磁场及等离子体活动对地球有很重要的影响。当太阳发生强烈的活动时,大量的带电粒子随着太阳风吹向地球的两极,就会在两极的电离层引发美丽的极光

性质

太阳系中,太阳风的组成和太阳的日冕组成完全相同。73%的是,25%的是,还有其他一些微踪杂质。可是目前还没有精确的测量结果。2004年Genesis的取样分析失败,因为在它返回地球时的紧急降落没有打开降落伞。在地球附近,太阳风速为200-889 km/s,平均值为450 km/s。大约800 kg/s的物质被以太阳风的形式从太阳逃逸。这同太阳光线的等价质量相比是很小的。

太阳风中的电子质子的平均能量是1.5至10电子伏特,太阳喷射出的粒子数目为1.3×1036 每秒。因此太阳风的功率为1.95至13×1036 电子伏特每秒,即3.1239至20.826×1017瓦特。这与太阳的辐射通量3.846×1026瓦特相比,太阳风的能量是太阳的电磁辐射的0.812至5.41×10-9,即十亿分之一量级。

因为太阳风是等离子体,所以太阳磁场被它承载。由于太阳的转动,太阳磁场被太阳风拉扯成螺线形状。通常太阳风的能量爆发来自于太阳耀斑或其他被称为“太阳风暴[2]的气候现象。这些太阳活动可以被太空探测器和卫星测到,主要标志是强烈的辐射。被地球磁场俘获的太阳风粒子储存在范艾伦辐射带中,当这些粒子在磁极附近与地球大气层作用引起极光现象。 具有和地球类似的磁场的其他行星也有极光现象。

在星际媒质(主要是稀薄的氢和氦)中,太阳风就像是吹出了一个“大气泡”。在太阳风不能继续推动星际媒质的地方称之为日球层顶(heliopause),这也通常被认为是太阳系的外边界。这个边界距离太阳到底多远还没有精确的结果,可能根据太阳风的强弱和当地星际媒质的密度而变化。一般认为它远远超过了冥王星的轨道。

视频

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参考文献