Войти
Гелиосферный токовый лист гелиосферный токовый лист - это поверхность в Солнечной системе где полярность магнитного поля Солнца изменяется с севера на юг. Это поле простирается по всей экваториальной плоскости Солнца в гелиосфере. Форма токового слоя является результатом влияния вращающегося магнитного поля Солнца на плазму в межпланетной среде (солнечный ветер ). Внутри листа протекает небольшой электрический ток, около 10 А / м. Толщина токового слоя около 10 000 км вблизи орбиты Земли.
Нижележащее магнитное поле называется межпланетным магнитным полем, и возникающий в результате электрический ток образует часть гелиосферной токовой цепи. Гелиосферный токовый слой также иногда называют межпланетным токовым слоем.
Спираль Паркера Когда Солнце вращается, его магнитное поле закручивается в архимедову спираль, когда оно распространяется через Солнечную систему. Это явление часто называют спиралью Паркера после работы Юджина Паркера, которая предсказала структуру межпланетного магнитного поля. Спиральный характер магнитного поля гелиосферы был отмечен ранее Ханнесом Альфвеном на основании структуры хвостов комет.
Влияние этого спиралевидного магнитного поля на межпланетную среду (солнечный ветер ) создает самую большую структуру в Солнечной системе - гелиосферный токовый слой. Спиральное магнитное поле Паркера было разделено на две части с помощью токового слоя, математической модели, впервые разработанной Шаттеном в начале 1970-х годов. Она превращается в волнистую спираль, похожую на юбку балерины. Волнистость токового слоя возникает из-за угла наклона оси диполя магнитного поля к оси вращения Солнца и отклонений от идеального поля диполя.
В отличие от знакомой формы поля от стержневого магнита., расширенное поле Солнца закручено в арифметическую спираль из-за магнитогидродинамического влияния солнечного ветра. солнечный ветер распространяется от Солнца со скоростью 200-800 км / с, но отдельная струя солнечного ветра от определенного объекта на поверхности Солнца вращается с вращением Солнца, создавая спиральный узор в пространстве. В отличие от струи спринклера, солнечный ветер связан с магнитным полем эффектами MHD, так что силовые линии магнитного поля привязаны к материалу в струе и принимают арифметические вычисления. спиральная форма. Причину спиральной формы балерины иногда называют «эффектом садового дождевателя» или «эффектом садового шланга», потому что его сравнивают с дождевателем для газона с соплом, которое перемещается вверх и вниз во время вращения. Поток воды представляет собой солнечный ветер.
Спиральная форма солнечного ветра по Паркеру изменяет форму магнитного поля Солнца во внешней части Солнечной системы : за пределами примерно 10–20 астрономических единиц от Солнца, магнитное поле почти тороидальное (направлено вокруг экватора Солнца), а не полоидальное (направлено с севера на южный полюс, как в стержневом магните) или радиальный (направленный наружу или внутрь, как можно было бы ожидать, исходя из потока солнечного ветра, если бы Солнце не вращалось). Спиральная форма также значительно увеличивает силу солнечного магнитного поля во внешней Солнечной системе.
Спираль Паркера может быть ответственна за дифференциальное вращение Солнца, при котором полюса Солнца вращаются медленнее (примерно за 35 дней), чем экватор (примерно за 27 дней). период вращения). Солнечный ветер направляется магнитным полем Солнца и, следовательно, в значительной степени исходит из полярных областей Солнца; индуцированная спиральная форма поля вызывает вращающий момент на полюсах из-за силы магнитного натяжения.
Во время солнечного максимума все магнитное поле Солнца переворачивается, тем самым меняя полярность поле каждые солнечный цикл.
Гелиосферный токовый слой вращается вместе с Солнцем с периодом около 25 дней, в течение которого пики и впадины юбки проходят через магнитосферу Земли, взаимодействуя с ним. Вблизи поверхности Солнца магнитное поле, создаваемое радиальным электрическим током в пластине, составляет порядка 5 × 10 Тл.
Магнитное поле на поверхности Солнца составляет примерно 10 Т. Если бы форма поля была магнитным диполем, напряженность уменьшалась бы с кубом расстояния, что привело бы к примерно 10 Т на орбите Земли. Гелиосферный токовый слой приводит к появлению мультипольных компонентов более высокого порядка, так что фактическое магнитное поле Земли, создаваемое Солнцем, в 100 раз больше.
Электрический ток в гелиосферном токовом слое имеет радиальную составляющую (направленную внутрь), а также азимутальную составляющую, радиальная цепь замыкается наружу. токи совпадают с магнитным полем Солнца в полярных областях Солнца. Радиальный ток в цепи составляет порядка 3 × 10 ампер. По сравнению с другими астрофизическими электрическими токами, токи Биркеланда, которые питают полярное сияние Земли, примерно в тысячу раз слабее при токе в миллион ампер. Максимальная плотность тока в листе составляет порядка 10 А / м (10 А / км).
Гелиосферный токовый слой был открыт Джоном М. Уилкоксом и Норманом Ф. Несс, которые опубликовали свои открытия в 1965 году. Ханнес Альфвен и Пер Карлквист предполагают существование аналога гелиосферного токового слоя с предполагаемым галактическим током от 10 до 10 ампер, который мог бы течь в плоскости симметрии. галактики.
