Új felismerések a napszél viselkedéséről

A megfigyelések alapján régóta tudjuk, hogy bár a napszél sebessége változó, sosem csökken 260 km/s alá. A Wind űrszondának a napszél jellemzőiről 1995. és 2005. között rögzített adatait Justin Kasper (MIT) és kollégái dolgozták fel. A munka során a napszél sebessége és az összetétele között kerestek és találtak is kapcsolatot.

Fnatáziarajz a Cluster műholdakról (ESA)

Eredményeik szerint a minimális 260 km/s-os sebesség körül a napszélben alig van hélium, míg gyakorisága a sebesség növekedésével emelkedik, és 500 km/s környékén már eléri a 4%-ot.

A modellek szerint a héliumot a Napból kiáramló hidrogénatommagok ragadják magukkal. Mivel egy héliumatommag két protonból és két neutronból áll, a hidrogén atommagjánál sokkal nehezebb. Ezért ha a hidrogén áramlása egy bizonyos határnál lassabb, nem tudja nehezebb társát magával ragadni. A kérdéses sebességhatár 260 km/s körül húzódhat, az ennél lassabban kiáramló napszél ezért nem képes héliumot szállítani. A hélium ekkor a hidrogént is visszatartja - ezért nem "fúj" ennél lassabban a napszél. A fenti modell természetesen egy erősen egyszerűsített változat, a valóság ennél lényegesen bonyolultabb lehet.

A hélium a koronakitörésekben is fontos szerepet játszhat, ahol az aránya a 20%-ot is eléri - a fentieknek megfelelően ekkor még gyorsabb a kiáramlás. Az alsó sebességhatár és a hélium kapcsolata érdekes következményekkel jár: ha hosszú ideig csak lassan áramlik ki a napszél, központi csillagunk légkörében átmenetileg enyhén megnövekedhet a hélium koncentrációja.

A napszél és a földi magnetoszféra kölcsönhatásáról is születtek új felismerések, amelyek kölcsönhatását a négy tagból álló Cluster műholdakkal tanulmányozzák. A tetraéder alakzatban haladó űreszközök egymástól néhány 100 km-re végeznek hasonló méréseket, és így feltérképezik a töltött részecskék térbeli eloszlását. Az egyik ilyen "kötelékrepülés" adatait nemrég dolgozták fel és érdekes eredményre akadtak benne.

2001. január 24-én a Cluster műholdak 105 ezer km magasan haladtak a földfelszín felett és egymástól 600 km választotta el őket. Megfigyeléseiket folyamatosan végezték, miközben az ún. lökéshullámfront felé közeledtek, ahol a napszél bolygónk magnetoszférájához közeledve hirtelen lassulni kezd. A térségben szokatlanul változó, erősen fluktuáló mágneses és elektromos teret találtak.

Emellett olyan protonokat is sikerült azonosítani, amelyek a lökéshullámfronttól visszafelé, azaz nagyjából a Nap irányába haladtak. Az ilyen mozgású részecskék jelenlétét elsőként közel 20 éve jelezték előre, de csak most sikerült biztosan kimutatni őket. A jelenség kialakulásakor a napszelet alkotó részecskék a földi magnetoszférába ütköznek, ahonnan egy részük "visszapattan".

A visszaverődéstől egy ellentétes irányban mozgó lökéshullám keletkezik a részecskeáramlásban. A folyamat részben arra emlékeztet, amikor egy folyón a folyásirányhoz képest felfelé haladó hajó orr-részével találkozik a víz,  és onnan részben visszaverődik. Így az orr résztől távolodó és folyásirányban felfelé haladó hullám is keletkezik. Hasonló jelenség sok más égitestet magnetoszférájánál fordulhat elő.

Az egyik STEREO műhold által megörökített aktív régió, pontosan a felette, a mágneses erővonalak által lebegő állapotban tartott, hevesen változó anyag felvétele. A jelenség mozgó animációja a NASA honlapjáról tölthető le (NASA/STEREO/Naval Research Laboratory)

Kereszturi Ákos