Wie hoch ist der Luftdruck in der Heliosphäre (Sonnenatmosphäre)?

Ich gehe davon aus, dass Sie hier "wie hoch ist der Druck" im Sonnenwind meinen? Es gibt keine "Luft"!

Der Sonnenwind ist ziemlich komplex und besteht aus einem "schnellen Wind", der vorwiegend in hohen Sonnenbreiten beobachtet wird, und einem langsameren, variableren Wind in niedrigen Breiten. Beide Komponenten bestehen im Wesentlichen aus einem expandierenden Strom von Protonen, Elektronen und einem kleinen Anteil an Heliumkernen.

Ich denke, alle gewünschten Informationen sind in diesem Artikel von Ebert et al. enthalten. (2009) , aber ich versuche es mal mit einer groben Zusammenfassung.

Der schnelle Wind hat eine typische Protonenzahldichte von$n_p=3$cm$^{-3}$, eine Temperatur von$T=2\times10^{5}$K und einer Geschwindigkeit von$V=700$km/s. Beachten Sie, dass "Temperatur" hier ein schlüpfriger Begriff ist, da die Geschwindigkeitsverteilung der Teilchen nicht Maxwellsch ist. Wenn Sie dies jedoch ignorieren und annehmen, dass die Protonen durch die Anzahl der Elektronen übereinstimmen, dann ist der "thermische Druck"$P_{th} = (n_p + n_e)kT \simeq 10^{-11}$Pa. Dieser ist jedoch im Vergleich zum Staudruck vernachlässigbar$P_d = \rho V^2$, wo$\rho$ist die Massendichte, die ungefähr gegeben ist durch$\rho = n_p m_p$. Daher$P_d \simeq 2\times 10^{-9}$Pa (also ca$2 \times 10^{-14}$Bar).

Der "flaute Wind" ist recht variabel, könnte aber Mittelwerte sein$n_p = 6$cm$^{-3}$,$T=8\times 10^{4}$K und$V=400$km/s. Auch hier wieder der thermische Druck$P_{th} \simeq 10^{-11}$Pa wird durch den dynamischen Druck in den Schatten gestellt$P_d = 1.6 \times 10^{-9}$Pa.

Die thermische Druckkomponente fällt mit der Kubik der Entfernung von der Sonne , dh. als$P_{th} \propto R^{-3}$. Denn für die Massenerhaltung muss ein sich scherisch ausdehnender Wind eine so fallende Dichte haben$R^{-2}$, aber es wurde experimentell festgestellt, dass die Protonentemperatur auch so sinkt$\simeq R^{-1}$.

Der Staudruck fällt fast genauso ab$R^{-2}$. Dies liegt daran, dass die Protonengeschwindigkeit nur sehr wenig vom Radius abhängig ist (dh die Protonen verlangsamen sich nicht bis zur Heliopause – gemessen beispielsweise von Voyager 2 ).