Ηλιακός άνεμος

Ο ήλιος εκτο­ξεύ­ει ακα­τά­παυ­στα πλά­σμα, απο­τε­λού­με­νο κυρί­ως από πρω­τό­νια και ηλε­κτρό­νια,  προς όλες τις κατευ­θύν­σεις, μορ­φο­ποιώ­ντας την ηλιό­σφαι­ρα, μια τερά­στια φυσα­λί­δα που περι­βά­λει το ηλια­κό σύστημα.Οι ιδιό­τη­τές του ηλια­κού ανέ­μου δεν είναι στα­θε­ρές. Το στέμ­μα, το εξω­τε­ρι­κό στρώ­μα του ήλιου, φτά­νει σε θερ­μο­κρα­σί­ες που φτά­νουν στους 2.10⁶ Κ. Σε αυτές τις θερ­μο­κρα­σί­ες, η βαρύ­τη­τα του ήλιου δεν μπο­ρεί να συγκρα­τή­σει τα ταχέ­ως κινού­με­να σωμα­τί­δια του πλά­σμα­τος, με απο­τέ­λε­σμα να δια­στέλ­λε­ται προς τον Μεσο­πλα­νη­τι­κό Χώρο με την μορ­φή αστρι­κού ανέ­μου. Η ηλια­κή δρα­στη­ριό­τη­τα μετα­το­πί­ζε­ται κατά την διάρ­κεια του 11-ετούς κύκλου του ήλιου, ώστε ο αριθ­μός των ηλια­κών κηλί­δων, τα επί­πε­δα της ακτι­νο­βο­λί­ας και το εκτι­νασ­σό­με­νο υλι­κό να αλλά­ζουν με την πάρο­δο του hχρό­νου. Αυτές οι μετα­βο­λές επη­ρε­ά­ζουν τις ιδιό­τη­τες του ηλια­κού ανέ­μου, συμπε­ρι­λαμ­βα­νο­μέ­νων των μαγνη­τι­κών του ιδιο­τή­των, της θερ­μο­κρα­σί­ας, της πυκνό­τη­τας και της ταχύ­τη­τάς του. Ο ηλια­κός άνε­μος επί­σης δια­φο­ρο­ποιεί­ται ανά­λο­γα με το μέρος του ήλιου από το οποίο προ­έρ­χε­ται και το πόσο γρή­γο­ρα περι­στρέ­φε­ται αυτό. 

Ο ηλια­κός άνε­μος είναι υπε­ρη­χη­τι­κός με μέση ταχύ­τη­τα περί­που 400 km/s (4.10⁵m/s). Με αυτήν την ταχύ­τη­τα, μία ποσό­τη­τα πλά­σμα­τος χρειά­ζε­ται περί­που 4 ημέ­ρες για να φτά­σει από τον Ήλιο στη Γη.  Ωστό­σο στον ηλια­κό άνε­μο παρα­τη­ρού­νται ροές δύο ταχυ­τή­των, έτσι ώστε να μιλά­με για αργό και για γρή­γο­ρο ηλια­κό άνε­μο.

Η ταχύ­τη­τα του ηλια­κού ανέ­μου είναι μεγα­λύ­τε­ρη πάνω από τις Στεμ­μα­τι­κές Οπές (δηλα­δή τις σκο­τει­νές περιο­χές του Ηλια­κού Στέμ­μα­τος — Coronal Holes) με τιμές που κυμαί­νο­νται από 4.10⁵ m/s έως 8.10⁵ m/s. Η θερ­μο­κρα­σία και η πίε­ση πάνω από τις στεμ­μα­τι­κές οπές είναι χαμη­λές και το μαγνη­τι­κό πεδίο ασθε­νές, ώστε οι δυνα­μι­κές μαγνη­τι­κές γραμ­μές προς το διά­στη­μα να είναι ανοι­χτές. Οι οπές αυτές εμφα­νί­ζο­νται στους πόλους και τα χαμη­λά γεω­γρα­φι­κά πλά­τη και μεγι­στο­ποιού­νται όταν η ηλια­κή δρα­στη­ριό­τη­τα βρί­σκε­ται στο ελά­χι­στο. Οι θερ­μο­κρα­σί­ες του γρή­γο­ρου ανέ­μου μπο­ρούν να ανέλ­θουν στους 8.10⁵ Κ. Είναι αρκε­τά στα­θε­ρός και χαρα­κτη­ρί­ζε­ται από χαμη­λή μέση πυκνό­τη­τα (περί­που 3 ιόντα/cm³) στην 1AU. Περί το 4% των σωμα­τι­δί­ων του ανέ­μου είναι He.

Κατά το ηλια­κό ελά­χι­στο, στην ζώνη γύρω από τον ιση­με­ρι­νό, και κατά το ηλια­κό μέγι­στο στις ενερ­γές περιο­χές, ο ηλια­κός άνε­μος ταξι­δεύ­ει πιο αργά, με ταχύ­τη­τες που κυμαί­νο­νται από 2,5.10⁵ m/s έως 4.10⁵ m/s. Οι θερ­μο­κρα­σί­ες στον αργό άνε­μο ανέρ­χο­νται στα 1,6.10⁶ K. Η πυκνό­τη­τά του είναι 8 ιόντα/cm³ στη 1 AU και η πυκνό­τη­τα ροής του διπλά­σια από αυτήν του γρή­γο­ρου ηλια­κού ανέ­μου. Σε αντί­θε­ση με τον γρή­γο­ρο ηλια­κό άνε­μο, ο αργός ηλια­κός άνε­μος είναι έντο­να μετα­βλη­τός και τυρ­βώ­δης.

Αλλη­λε­πί­δρα­ση με την Γη

Παρό­λο που ο ήλιος βρί­σκε­ται σε από­στα­ση 149 εκα­τομ­μυ­ρί­ων χιλιο­μέ­τρων από τη Γη, η ακα­τά­παυ­στη δρα­στη­ριό­τη­τά του έχει ως απο­τέ­λε­σμα μια διαρ­κή αλλη­λε­πί­δρα­ση μαζί της, πέρα από το ορα­τό φως και την θερ­μό­τη­τα που της προ­σφέ­ρει. Από τον στα­θε­ρό ηλια­κό άνε­μο ως τους απρό­βλε­πτους βομ­βαρ­δι­σμούς από τις ηλια­κές εκλάμ­ψεις (Solar Flares) και τις στεμ­μα­τι­κές εκτο­ξεύ­σεις μάζας (Coronal Mass Ejection), η Γη αισθά­νε­ται συχνά την δρα­στη­ριό­τη­τα της αστρι­κής της συντρό­φου.

Καθώς ο άνε­μος απο­μα­κρύ­νε­ται από τον ήλιο, μετα­φέ­ρο­ντας ταχέ­ως κινού­με­να φορ­τι­σμέ­να σωμα­τί­δια, μετα­φέ­ρει «παγω­μέ­νο» το μαγνη­τι­κό πεδίο του ήλιου. Συνε­πώς, ο μαγνη­τι­σμέ­νος ηλια­κός άνε­μος πλά­σμα­τος, παρα­σύ­ρει προς το διά­στη­μα το Ηλια­κό Μαγνη­τι­κό Πεδίο, σχη­μα­τί­ζο­ντας το Δια­πλα­νη­τι­κό Μαγνη­τι­κό πεδίο.  Κατευ­θυ­νό­με­νος προς όλες τις διευ­θύν­σεις, φτά­νει και στη Γη, περι­κυ­κλώ­νο­ντάς την συνε­χώς και προ­κα­λεί ορι­σμέ­να ενδια­φέ­ρο­ντα φαι­νό­με­να.

Όταν η ύλη που μετα­φέ­ρει ο ηλια­κός άνε­μος φτά­νει στην επι­φά­νεια ενός πλα­νή­τη, η ακτι­νο­βο­λία του μπο­ρεί να προ­κα­λέ­σει σοβα­ρή ζημιά σε κάθε ίχνος ζωής που πιθα­νόν υπάρ­χει εκεί. Το γήι­νο μαγνη­τι­κό πεδίο, λει­τουρ­γεί σαν ασπί­δα, ανα­κα­τευ­θύ­νο­ντας το υλι­κό γύρω από τον πλα­νή­τη, έτσι ώστε να ρέει πέρα από αυτόν. Η «δύνα­μη» του ηλια­κού ανέ­μου, παρα­μορ­φώ­νει το μαγνη­τι­κό πεδίο της Γης, ώστε αυτό να συμπιέ­ζε­ται προς την κατεύ­θυν­ση του ήλιου, δηλα­δή στην ηλιό­λου­στη μεριά της Γης, και να επε­κτεί­νε­ται προς την αντί­θε­τη μεριά, εκεί­νην της νύχτας.

Μερι­κές φορές ο ήλιος εκτι­νάσ­σει μεγά­λες ποσό­τη­τες πλά­σμα­τος με κολοσ­σιαί­ες εκρή­ξεις, γνω­στές ως στεμ­μα­τι­κές εκτο­ξεύ­σεις μάζας.  Πιο συχνές κατά την περί­ο­δο μέγι­στης δρα­στη­ριό­τη­τας του ηλια­κού κύκλου, γνω­στή ως ηλια­κό μέγι­στο, οι στεμ­μα­τι­κές εκτο­ξεύ­σεις μάζας έχουν ισχυ­ρό­τε­ρες επι­πτώ­σεις στη Γη από τον κοι­νό ηλια­κό άνε­μο.

Όταν ο ηλια­κός άνε­μος μετα­φέ­ρει υλι­κό από εκτο­ξεύ­σεις μάζας ή άλλες ισχυ­ρές εκρή­ξεις ακτι­νο­βο­λί­ας στο μαγνη­τι­κό πεδίο ενός πλα­νή­τη, μπο­ρεί να προ­κα­λέ­σει συμπί­ε­ση του πεδί­ου πίσω από τον πλα­νή­τη (στην σκο­τει­νή του πλευ­ρά)  και επα­να­σύν­δε­ση των μαγνη­τι­κών γραμ­μών. Το φαι­νό­με­νο αυτό ονο­μά­ζε­ται μαγνη­τι­κή επα­να­σύν­δε­ση. Τα φορ­τι­σμέ­να σωμα­τί­δια του ηλια­κού ανέ­μου ρέουν πίσω, προς τους μαγνη­τι­κούς πόλους του πλα­νή­τη, προ­κα­λώ­ντας όμορ­φους σχη­μα­τι­σμούς στην ανώ­τε­ρη ατμό­σφαι­ρα, γνω­στούς ως Πολι­κό Σέλας (βόρειο και νότιο).

Βόρειο Σέλας πάνω από το Ivalo, Βόρεια Λαπω­νία, Φιν­λαν­δία, 22 Ιανουα­ρί­ου, 2012

Βόρειο Σέλας στο Kattfjord της Νορ­βη­γί­ας

Παρό­λο που μερι­κά ουρά­νια σώμα­τα προ­στα­τεύ­ο­νται από το μαγνη­τι­κό τους πεδίο, κάποια άλλα δεν τυγ­χά­νουν τέτοιας προ­στα­σί­ας. Η σελή­νη, για παρά­δειγ­μα, ο δορυ­φό­ρος της Γης, δεν έχει ασπί­δα προ­στα­σί­ας και για τον λόγο αυτόν είναι ακά­λυ­πτη στις «δια­θέ­σεις» του ηλια­κού ανέ­μου. Ο Ερμής, ο κοντι­νό­τε­ρος σε μας πλα­νή­της, έχει μαγνη­τι­κό πεδίο που τον προ­α­σπί­ζει από τον κανο­νι­κό μέσο ηλια­κό άνε­μο, αλλά όχι από τις πιο ισχυ­ρές ανα­λάμ­ψεις όπως οι στεμ­μα­τι­κές εκτο­ξεύ­σεις μάζας.

Όταν το γρή­γο­ρο και το αργό ρεύ­μα ανέ­μου αλλη­λε­πι­δρούν (συγκε­κρι­μέ­να όταν ένα γρή­γο­ρο ρεύ­μα συνα­ντή­σει ένα προ­πο­ρευό­με­νο αργό), δημιουρ­γούν περιο­χές υψη­λής πυκνό­τη­τας, γνω­στές ως (συν)περιστρεφόμενες περιο­χές αλλη­λε­πί­δρα­σης, που πυρο­δο­τούν γεω­μα­γνη­τι­κές καται­γί­δες, όταν αλλη­λε­πι­δρούν με την ατμό­σφαι­ρα της Γης.