Warum wechselt der Sonnenwind zu dem Zeitpunkt, an dem er die Erde erreicht, zu einem geraden Strom?

Between 02:01und 02:29das neue NASA Goddard-Video 5 neue Entdeckungen von der Parker Solar Probe der NASA erklärt

Feststellung Nr. 4, Ein Bruchpunkt:

Vor Parker wussten die Wissenschaftler, dass sich die Korona mit der sichtbaren Oberfläche darunter dreht. Aber sie wussten nicht, wie – oder wo – der Sonnenwind zu dem Zeitpunkt wechselte, als er die Erde erreichte, geradeaus zu fließen.

Parker hat endlich Anzeichen für diesen Übergang entdeckt – und der Wechsel findet deutlich später statt als erwartet.

Naiv würde ich die Erhaltung des Drehimpulses anwenden und annehmen, dass sich die Teilchen in individuellen ballistischen Umlaufbahnen befinden, aber der Sonnenwind enthält sowohl geladene Teilchen als auch neutrale Teilchen, und so können sie trotz geringer Dichte und langer mittlerer freier Wege gemeinsam interagieren.

Aber ich verstehe nicht, warum der Sonnenwind plötzlich aufhört, sich über einen Radius von der Sonne weit innerhalb der Erdumlaufbahn hinaus zu drehen, anstatt über die Heliopause hinaus.

Warum passiert das?

Was meinst du mit geradeaus fließen? Radial nach außen im Gegensatz zu einer azimutalen Geschwindigkeitskomponente? „Geradeaus“ im Weltraum ist nicht sehr gut definiert.
@AtmosphericPrisonEscape Anscheinend verstehen NASA Goddard und ich beide, dass es entlang einer geraden Linie von der Sonne weg bedeutet. Ich habe einfach den gleichen Begriff aus dem Video übernommen, wie im Zitat gezeigt. Keiner von uns diskutiert Strömung weit entfernt von der Ekliptik, da Parker in der Ekliptik ist.
Ich freue mich, dass Ihr Verständnis und das der NASA so gut übereinstimmen. Scheinbar viele dieser Zufälle heutzutage. Wie auch immer, Sie meinen also radial von der Sonne entfernt, danke, das ist ein Vokabular, das Ihr Kollege verstehen kann.
Und was ist mit der Tatsache, dass Sonne, Erde und Parker alle gleichzeitig in der Ekliptik stehen? Zu viele Zufälle für Trost!
Nur eine kurze Anmerkung: Der Sonnenwind verlässt die Sonne mit einigen radialen und azimutalen Geschwindigkeitskomponenten. In der Nähe der Sonne dreht sich die Strömung ungefähr mit dem magnetischen "Fußpunkt" eines beliebigen Sonnenwindpakets. Jenseits einer gewissen radialen Entfernung, dem so genannten Alfven-Punkt, bricht die Co-Rotation zusammen, aber die azimutale Komponente des Sonnenwinds verschwindet an diesem Punkt nicht. Es folgt einfach nicht mehr in Längsrichtung der Oberfläche der Sonne.
@honeste_vivere Ich verstehe, danke! Wie ich bereits an anderer Stelle erwähnt habe, sind diese einfachen, klaren Erklärungen sehr willkommen!
Ja, ich dachte nur, ich würde etwas klarstellen, obwohl ich denke, dass Robs Antwort mehr als ausreichend (und wie immer richtig) ist.

Antworten (1)

Wenn sich ein Plasma in einem Magnetfeld bewegt, folgen die geladenen Teilchen aufgrund der schraubenförmigen Bahnen um die Feldlinien Q v → × B → Lorentzkraft. Wenn der Gyrationsradius klein ist, wird das Plasma effektiv an die Feldlinien gebunden (oder eingefroren).

Um jedoch zu entscheiden, ob es die Bewegung des Magnetfelds ist, die die Bewegung des Plasmas erzwingt oder umgekehrt, müssen wir den magnetischen Druck mit dem Gasdruck vergleichen (oder äquivalent dazu die magnetische und kinetische Energiedichte vergleichen).

Die magnetische Energiedichte skaliert mit dem Quadrat des Magnetfelds und das Feld fällt weiter von der Sonne entfernt ab (z. B. ein Dipolfeld fällt als R − 3 ), während die kinetische Energiedichte des Plasmas (die von der Plasmadichte und der Temperatur abhängt) relativ hoch bleiben könnte (die Sonnenwinddichte sinkt nur als R − 2 und die Temperatur ist ungefähr konstant). Es gibt einen Übergang zwischen dem Magnetfeld, das das Plasma in der Nähe der Sonne dominiert, und dorthin, wo das Plasma dominiert und das Feld effektiv mit sich trägt. Dieser Übergangspunkt ist als Alfven-Radius bekannt und liegt normalerweise einige Zehntel au von der Sonne entfernt.

Unterhalb dieses Radius dreht sich das Plasma (sozusagen) mit dem Feld, das an der Photosphäre verankert ist. Darüber hinaus kann sich das Plasma (irgendwie) frei radial nach außen bewegen. Dadurch verliert die Sonne an Drehimpuls.

Ach ich verstehe. Es ist nichts anderes als die Erhaltung des Drehimpulses, die erwähnte Rotation ist die Rotationsrate der Sonne ω (ca. 14 Grad/Tag), was in einiger Entfernung definitiv nicht nachhaltig sein wird. Das ist jetzt viel klarer, danke!
Warum wechselt der Sonnenwind zu dem Zeitpunkt, an dem er die Erde erreicht, zu einem geraden Strom?
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