Was beschleunigt den Sonnenwind?

Die Frage steht im Titel.

Ein bisschen Hintergrundinfo: Die Fluchtgeschwindigkeit an der Photosphäre der Sonne beträgt ~ 620 km/s, aber die mittlere Geschwindigkeit des Sonnenplasmas dort (aus der Temperatur abgeleitet) beträgt ~ 150 km/s. Der Sonnenwind ist jedoch nicht nur in der Lage, der Oberfläche zu entkommen und erreicht ~ 100 AE, sondern seine Geschwindigkeit bleibt dort auch relativ hoch und konstant (wie Voyager 2 zeigt, beträgt die Geschwindigkeit bis ~ 85 AE etwa 400 km / s: ( Quelle )Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Im Grunde scheint es also so, als ob der Wind "aus dem Nichts" fast doppelt so viel Energie bekommt, um zu entkommen (die Hälfte davon wird verbraucht, um tatsächlich zu entkommen, und die andere Hälfte bleibt in Form von kinetischer Energie).

Ich habe gelesen, dass die zusätzliche Energie irgendwie aus dem Magnetfeld kommen soll. Wie genau? Und warum scheint es nicht gleichzeitig, dass das Magnetfeld des interstellaren Plasmas dadurch abgeschwächt wird?

Was hast du gelesen? Das Problem der Sonnenwindbeschleunigung ist ungelöst. Es gibt viele Möglichkeiten, wie Energie durch Magnetfelder transportiert und darin gespeichert werden kann. Suchen Sie nach Beschreibungen von Alfven-Wellen und magnetoakustischen Wellen?
Ich suche nach einer Erklärung, die einfach genug ist, um zu folgen. Wenn "Das Problem ist ungelöst" Ihre Antwort ist, OK, das klingt legitim.
Wie Rob richtig betont, ist dies ein seit langem bestehendes Problem, und es gibt eine neue Mission namens Parker Solar Probe (ehemals Solar Probe Plus ), die versuchen soll, dieses Problem anzugehen.

Antworten (2)

Das vollständige Verständnis für dieses Phänomen wurde noch nicht verstanden. Allerdings haben wir eine gute Idee. Es ist richtig, dass das Magnetfeld bei diesem Phänomen eine große Rolle spielt und dieser Teil in der Magneto-Hydrodynamik behandelt wird. Sie sollten jedoch mit einem einfacheren Fall beginnen, in dem kein Magnetfeld vorhanden ist und Sie den gesamten Raum als isotherm betrachten können. In diesem Fall gibt es zwei konkurrierende Kräfte. Die erste ist die Gravitation, die das Gas nach innen zieht, und die zweite ist der Dichtegradient, der nach außen hin abnimmt (die Masse ist konstant und das Volumen nimmt zu). Das erzeugt sozusagen einen Schubs nach außen. Das, wonach Sie suchen, heißt Parkers kritische Lösung für die Geschwindigkeitsstruktur von Sternwinden. Beachten Sie, dass meine Annahme für eine isotherme Umgebung falsch ist, aber bei bestimmten Sternen auf eine gute Entfernung angenähert werden könnte, da die Erwärmung aufgrund des Strahlungsdrucks erfolgt. Sie können jedoch auch beweisen, dass das Gas nicht entweichen wird, wenn dem Wind durch nichts Energie oder Impuls zugeführt wird. Die endgültige Gleichung für die Geschwindigkeitsstruktur im isothermen Fall stellt sich wie folgt heraus (nachdem einige Symmetrieannäherungen vorgenommen wurden): -

formel für windgeschwindigkeit

In die gleiche Richtung geht auch der Nachweis für polytrope Winde.

Also ist es im Wesentlichen der Überdruck von „unten“, der der Anziehungskraft entgegenwirkt?
"Erwärmung erfolgt durch Strahlungsdruck"? Die Frage betrifft den Sonnenwind; die nicht strahlungsgetrieben ist.
@DustyJim Ja, das und der Temperaturgradient, falls Sie einen in Betracht ziehen. Die Teilchen mit höherer Temperatur sind stärker angeregt und haben daher im Durchschnitt mehr Kollisionen.
@RobJeffries Wie ich deutlich erwähnt habe, gilt die Annäherung nur in bestimmten Sternen. Wie sich herausstellt, können die beteiligten Strahlungsprozesse nahezu isotherm sein. Ich habe nur den Fall für Isotherme dargelegt. Es kann auch auf beliebige Impuls- und Energiedeposition erweitert werden, ist aber analytisch schwer zu lösen.

Stellen Sie sich vor, die Sonne würde diese Strahlung kontinuierlich aussenden. Somit hat die zuvor emittierte Strahlung mehr Strahlung hinter sich, um eine Kraft bereitzustellen.

Es spielt keine Rolle, dass die Fluchtgeschwindigkeit langsamer ist, weil die auf sie wirkende Strahlungskraft größer ist als die Gravitationskraft. Ob diese Kraft von Photonen oder tatsächlichen Teilchen kommt, spielt keine Rolle. Der Punkt ist, die Kräfte summieren sich nicht zu einem negativen Wert (relativ zum Geschwindigkeitsvektor der Partikel) oder sogar zu Null, daher 400 km / s ...

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