Ist der Sonnenwind positiv geladen?

Oft habe ich gehört, dass der Sonnenwind aus Protonen und Alphateilchen besteht. Beide sind positiv geladen, aber gibt es Elektronen im Sonnenwind?

+1 Dies ist eine gute Diskussion. Soweit ich die Plasmaphysik verstehe, wird das Ladungsgleichgewicht in jedem Plasma ziemlich streng aufrechterhalten. Machen Sie einige einfache Berechnungen unter der Annahme, dass Elektronen sogar in einer kleinen Menge Materie vollständig und vollständig entfernt werden, und Sie werden feststellen, dass das elektrische Potential eine vergleichbare Energie wie eine Atombombe hat. Auf großen Skalen im Weltraum können akkumulierte elektrische und magnetische Felder eine große Rolle spielen.
könnte aus was hellerem "Aurora Borealis" oder "Aurora Australis" geschätzt werden?
@troyaner Ich bin neugierig, könnten Sie die Verbindung "Aurora Borealis" / "Aurora Australis" näher erläutern?
Mein erster Gedanke war, dass Protonen und Elektronen zu unterschiedlichen Polen reisen (ich kann mich hier irren)
@Zassounotsukushi hingegen ist es ziemlich einfach, Alpha- und Betastrahlen zu trennen - Sie brauchen nur einen guten Magneten.
@troyaner - Nein, es gibt keine Präferenz für polabhängige Ausfällung von Ladungen. Das heißt, Elektronen bevorzugen aufgrund des Vorzeichens des Magnetfelds nicht die Nord- gegenüber den Südmagnetpolen, wenn sie in die Atmosphäre ausfallen. Übrigens sind es ausfallende Elektronen, die Polarlichter in der Nähe beider Pole verursachen.
@Anixx - Kurze Antwort ist ja. Mit Teilchendetektoren können wir also beide Spezies, Ionen und Elektronen, messen. Wir tun dies seit den 1960er Jahren. Im Allgemeinen gilt für ein Plasma: ∑ j Z j n j ∼ 0, wo Z j und n j sind der Ladungszustand und die Anzahldichte der Spezies j . Wenn dies nicht wahr wäre, würden elektrische Felder dafür sorgen, dass dies wahr ist.
@Anixx - Ich habe alte Fragen durchgesehen und bin auf meinen Kommentar hier gestoßen, als mir klar wurde, dass er irreführend sein könnte. Als ich sagte, die Antwort sei ja, bezog ich mich auf Ihre Frage nach der Existenz von Elektronen. Ich entschuldige mich für die Unklarheit.

Antworten (6)

Der Sonnenwind ist insgesamt neutral, sonst wird die Sonne global sehr stark aufgeladen, und wir sehen das nicht.

Es besteht aus Elektronen/Protonen und anderen Teilchen.

Der Grund, warum Sonnenwind-Protonen so oft erwähnt werden, liegt darin, dass ihre Masse fast drei Größenordnungen größer ist als die von Elektronen, obwohl sie die gleiche, aber entgegengesetzte Ladung haben.

Im Allgemeinen kann Plasma in Regionen aufgeladen werden, die kleiner als die Debye-Länge sind . Normalerweise passiert es an Grenzen. Beispielsweise neigen schnelle Elektronen zum Wegfliegen und lagern sich zuerst an einer metallischen Wand ab. (Es ist wie eine Elektronenemission von einer heißen Kathode.) Somit wird in einem bestimmten Bereich eine positive Ladung erzeugt. Die Debye-Länge hängt von Plasmadichte und Temperatur ab.

Diese Länge ist ca 10 m Könnten Raumfahrer für den interstellaren Raum elektronische Interferenzen aufgrund der Spannungsschwankungen sehen?
Ich kann die Spannung jetzt leider nicht abschätzen. Sie sollte mit der Rauschamplitude des Messgeräts verglichen werden.
@AlanRominger - Wir messen routinemäßig elektrische Felder mit In-situ-Raumfahrzeugen in der Nähe der Erde, anderer Planeten und im Sonnenwind (wo λ D e ≳ 10m). Wir haben Wellen mit gemessen λ ≳ 2   π   λ D e seit den 1970er Jahren. Ich bin mir also nicht sicher über Interferenzen, aber wir können elektrische Felder definitiv in kleinen Maßstäben messen.

Dies ist ein Zitat über Sonnenwindeigenschaften von:

Hargreaves, JK (1995). Die solar-terrestrische Umwelt . Cambridge University Press

Obwohl die meisten Ionen Protonen sind ( H + ) Da ist ein a -Partikel ( H e + + ) Komponente in der Regel in Höhe von 5 %, in Ausnahmefällen bis zu 20 % des Gesamtbetrags. Schwerere Atome machen zusammen vielleicht 0,5 % aus und sind im Gegensatz zu den leichten Ionen nicht vollständig ionisiert. Die Anzahldichte positiver Ionen variiert zwischen 3 und 10 c m − 3 ( 3 × 10 6 t Ö 10 7 m − 3 ) , wobei der typischste Wert 5 ist c m − 3 , und es gibt eine ähnliche Anzahl von Elektronen für die Massenneutralität.

Die Antwort (wie zuvor gepostet) lautet also NEIN, der Sonnenwind ist insgesamt neutral und JA , es gibt genug Elektronen , um dies zu erreichen.

Die Elektronen in der Sonnenatmosphäre haben aufgrund ihrer Masse eine geringere Fluchtgeschwindigkeit. Der Elektronenfluss erzeugt eine positive Ladung in der Sonnenatmosphäre, die mit der Zeit ein ambipolares elektrisches Feld erzeugt, das dann Protonen in den Weltraum beschleunigt. Dies führte dazu, dass der Sonnenwind im Wesentlichen neutral war.

Nach der klassischen Mechanik hängt die Fluchtgeschwindigkeit nicht von der Masse ab !

Die leichteren Elektronen werden thermisch stärker beschleunigt als die Ionen, die, da sie ~ 1800-mal schwerer sind, die Schwerkraft der Sonne stärker spüren als Elektronen. Wie Ernesto sagte, bewirkt dies eine Ladungstrennung, die vom Plasma durch den Aufbau eines ambipolaren elektrischen Feldes angegangen wird, das die Elektronen verzögert und die Ionen beschleunigt. Dies stellt sicher, dass ~ so viele Elektronen wie Ionen die Korona verlassen und dass eine gleiche Menge übrig bleibt. Das muss so sein, sonst würden wir mit einer riesigen Raumladung im Sonnenwind enden, und die Sonne würde sich bis zu dem Punkt aufladen, an dem sie aufgrund der Coulomb-Abstoßung explodieren würde.

Sonnenwind enthält in jeder Region gleiche Mengen an positiver und negativer Ladung pro Volumeneinheit, aber die Energien und Impulse der Teilchen müssen nicht übereinstimmen. Wenn sie alle eine ähnliche kinetische Energie haben (was eine gute Vermutung zu sein scheint, aber ich weiß es nicht), haben diejenigen mit höherer Masse einen höheren Impuls und können daher spürbarere Auswirkungen auf alles haben, auf das sie treffen.

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