Wiatr słoneczny. Skąd czerpie energię?

Skąd pochodzi energia, która rozgrzewa i przyspiesza wiatr słoneczny? Europejska sonda kosmiczna Solar Orbiter oraz amerykańska Parker Solar Probe dostarczyły danych, które pomogły naukowcom w zrozumieniu tego zjawiska. Odpowiadają za nie fluktuacje pola magnetycznego.

Czym jest wiatr słoneczny?

.O wynikach badań poinformowała Europejska Agencja Kosmiczna. Artykuł prezentujący ustalenia naukowców opublikowano w „Science” (https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk6953).

Wiatr słoneczny to strumień naładowanych cząstek, które uciekają z atmosfery Słońca (korony słonecznej) i przebiegają m.in. koło Ziemi. Interakcje wiatru słonecznego z atmosferą naszej planety powodują m.in. zorze polarne.

Wiatr słoneczny dzieli się na szybki i wolny. Ten pierwszy porusza się z prędkością 500 km/s, co odpowiada 1,8 mln km/h. Jednak opuszcza on koronę słoneczną z mniejszą prędkością, więc coś musi potem go przyspieszać.

Źródło energii wiatru słonecznego

.Wiatr słoneczny ma początkowo temperaturę miliona stopni i gdy ekspanduje do większej objętości, jego gęstość maleje. Jednak chłodzi się wolniej, niż naukowcy spodziewali się. Co więc dostarcza energii potrzebnej do ogrzewania i przyspieszania najszybszych składników wiatru słonecznego? W najnowszej publikacji w „Science” naukowcy dostarczają dowodów, że odpowiedzialne za to są wielkoskalowe oscylacje pola magnetycznego Słońca, zwane falami Alfvéna. Fale Alfvéna były już wcześniej wskazywane jako potencjalne źródło energii, ale brakowało odpowiednich dowodów.

W zwyczajnym gazie, takim jak ziemska atmosfera, rozchodzą się fale dźwiękowe. Jednak gdy gaz zostanie podgrzany do ekstremalnie wysokich temperatur, przechodzi w stan plazmy i staje się wrażliwy na pole magnetyczne. To pozwala na tworzenie się fal Alfvéna w polu magnetycznym. Fale te przechowują energię i mogą efektywnie dostarczać ją do plazmy.

Zwykły gaz demonstruje swoją zmagazynowaną energię gęstością, temperaturą i prędkością. Natomiast w przypadku plazmy energia jest także w polu magnetycznym.

Instrumenty na pokładach sond Solar Orbiter i Parker Solar Probe mierzyły własności plazmy, w tym jej pola magnetycznego. W lutym 2022 roku zaszła sytuacja, iż sondy były ustawione wzdłuż tego samego strumienia wiatru słonecznego: Parker Solar Probe w odległości około 9 mln km od Słońca (13,3 promienia Słońca) na odległych krańcach korony słonecznej, a Solar Orbiter 89 mln km od naszej dziennej gwiazdy (128 promieni Słońca). Druga z sond przeleciała przez strumień wiatru słonecznego około jednego-dwóch dni później niż pierwsza.

Korzystając z takiej okazji, naukowcy, którymi kierował Yeimy Rivera z Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian, Massachusetts, USA, porównali pomiary plazmy. Ponieważ energia nie znika, tylko może być przekształcana z jednej formy w inną, przeanalizowano dane przy założeniu braku pola magnetycznego oraz z energią w polu magnetycznym. Okazało się, że w miejscu, gdzie była sonda Parker Solar Probe, około 10 proc. energii było zawarte w polu magnetycznym. Z kolei dalej od Słońca, w pozycji sondy Solar Orbiter, już tylko 1 proc., ale zamiast tego plazma przyspieszyła i na dodatek ochłodziła się wolniej niż powinna.

Elon Musk i rządy w kosmosie

.„Zakładając, że SpaceX, Stany Zjednoczone Ameryki, Chiny, Unia Europejska, Rosja i Indie są wszystkie potencjalnymi graczami w kosmicznym wyścigu, do tej grupy mogłoby dołączyć także kilka innych firm. SpaceX może być pionierem w tej materii, ale prawdopodobnie znajdzie swoich następców” – pisze we „Wszystko co Najważniejsze” Tomás SIDENFADEN, inżynier i publicysta, współpracownik Medium i Arc Digital.

„Czy będą koordynować logistykę tej ludzkiej kolonii z poziomu Ziemi? Czy będą się skupiać wokół tych samych stref i gromadzić swoje zasoby i talenty? Czy skupią się na podziale terytorium niczym XIX-wieczni europejscy kolonizatorzy? Czy będą rywalizować o technologiczną, militarną i gospodarczą dominację? Który model kolonizacji będzie promować każdy z tych podmiotów?” – pyta Tomás SIDENFADEN.

Jak podkreśla, „gdyby zapytać Elona Muska, odpowiedź byłaby następująca: Najbardziej prawdopodobną formą rządów na Marsie będzie demokracja bezpośrednia, nie przedstawicielska. To znaczy, że ludzie będą głosować bezpośrednio w określonych sprawach. Moim zdaniem taka opcja będzie lepsza, ponieważ demokracja bezpośrednia daje znaczenie mniej możliwości korupcji niż przedstawicielska. Ale jak głęboko Musk tak naprawdę przemyślał kwestię rządów w kosmosie?”.

Zdaniem Tomása SIDENFADENA „można być niemal pewnym, że ramy społecznego funkcjonowania, które ustanowimy na Marsie, nie będą odporne na zmienne koleje życia, jakie znamy z Ziemi. Nasze marsjańskie kolonie prawdopodobnie będą przypominać naszą własną planetę pod względem trendów, ludzkich skłonności i zasad – zarówno tych spisanych, jak i niepisanych. A największy wpływ na kształt życia na Czerwonej Planecie będą miały zdarzenia chronologicznie najbliższe misji na Marsa”.

„Historia pełna jest lekcji o pułapkach kolonizacji. Już samo to słowo przywołuje interpretację przeszłości, z której uzgodnieniem współczesna cywilizacja ma problem, ponieważ definiującym komponentem ziemskich wzorców osiedlania była różnorodność uczestniczących w nim grup: państw narodowych, ras, grup etnicznych, migrantów, uchodźców itd. Wszystkie one miały jednak jeden wspólny mianownik – były to grupy ludzkie. Mars daje nam szansę na wzrastanie razem jako gatunek. Możemy przybyć do celu, nawet jako odrębne jednostki, i funkcjonować w ramach wyważonego modelu, który uwzględnia nasze zróżnicowane perspektywy i priorytety. Inne możliwe modele znamy już z historii: wyścig zbrojeń, otwarty konflikt, ludobójstwo” – pisze Tomás SIDENFADEN.

Szerzej na ten temat autor wypowiada się w tekście „Do kogo należy Mars? Elon Musk i rządy w kosmosie” [link poniżej]:

PAP/WszystkoCoNajważniejsze/SN