Heliosfærisk strømark - Heliospheric current sheet
Den heliosfærisk strømningssjikt er overflaten i Solar System der polariteten av den Sun 's magnetfeltet skifter fra nord til syd. Dette feltet strekker seg gjennom hele solens ekvatorialplan i heliosfæren . Formen på det nåværende arket skyldes påvirkning av solens roterende magnetfelt på plasmaet i det interplanetære mediet ( solvind ). En liten elektrisk strøm strømmer i arket, omtrent 10 −10 A /m 2 . Tykkelsen på det nåværende arket er omtrent 10 000 km nær jordens bane.
Det underliggende magnetfeltet kalles det interplanetære magnetfeltet , og den resulterende elektriske strømmen er en del av den heliosfæriske strømkretsen. Det heliosfæriske strømarket kalles også noen ganger det interplanetære strømarket .
Kjennetegn
Ballerinas skjørtform
Når solen roterer, vrir magnetfeltet seg inn i en arkimedisk spiral når den strekker seg gjennom solsystemet. Dette fenomenet kalles ofte Parkerspiralen , etter Eugene Parkers arbeid som forutslo strukturen til det interplanetære magnetfeltet. Den spiralske naturen til det heliosfæriske magnetfeltet ble notert tidligere av Hannes Alfvén , basert på strukturen til komethaler.
Innflytelsen fra dette spiralformede magnetfeltet på det interplanetære mediet ( solvind ) skaper den største strukturen i solsystemet, det heliosfæriske strømarket. Parkers spiralmagnetiske felt ble delt i to med et gjeldende ark , en matematisk modell som først ble utviklet på begynnelsen av 1970 -tallet av Schatten. Den vrir seg inn i en bølget spiralform som har blitt sammenlignet med et ballerinaskjørt . Bølget til det nåværende arket er på grunn av magnetfeltets dipolakse 'tiltvinkel til solens rotasjonsakse og variasjoner fra et ideelt dipolfelt.
I motsetning til den kjente formen på feltet fra en stangmagnet , blir Solens utvidede felt vridd til en aritmetisk spiral av magnetohydrodynamisk påvirkning av solvinden . Den solvinden reiser utover fra solen ved en hastighet på 200-800km / s, men en individuell stråle av solenergi vind fra en spesiell funksjon på solens overflate roterer med solens rotasjon , slik at et spiralmønster på plass. I motsetning til strålen fra en sprinkler, er solvinden knyttet til magnetfeltet med MHD -effekter, slik at magnetfeltlinjer bindes til materialet i strålen og får en aritmetisk spiralform. Årsaken til ballerina -spiralformen har noen ganger blitt kalt "hagesprinklereffekten" eller "hageslangeeffekten", fordi den lignes på en plensprinkler med dyse som beveger seg opp og ned mens den snurrer. Vannstrømmen representerer solvinden.
Parkers spiralform av solvinden endrer formen på solens magnetfelt i det ytre solsystemet : utover omtrent 10–20 astronomiske enheter fra solen er magnetfeltet nesten toroidalt (spiss rundt solens ekvator) i stedet for poloidal (spiss fra nord til sørpolen, som i en stangmagnet ) eller radial (spiss utover eller innover, som man kan forvente fra solvindens strøm hvis solen ikke roterte). Spiralformen forsterker også styrken til solmagnetfeltet i det ytre solsystemet.
Parkerspiralen kan være ansvarlig for differensiell solrotasjon , der solens poler roterer saktere (omtrent en 35-dagers rotasjonsperiode) enn ekvator (omtrent en 27-dagers rotasjonsperiode). Solvinden styres av Solens magnetfelt og kommer derfor i stor grad fra solens polarområder; den induserte spiralformen til feltet forårsaker et trekkmoment på polene på grunn av den magnetiske spenningskraften .
Under solmaksimum snurrer hele magnetfeltet til solen, og veksler dermed polariteten til feltet hver solcyklus .
Magnetfelt
Det heliosfæriske strømarket roterer sammen med solen med en periode på omtrent 25 dager, i løpet av hvilken tid toppene og bunnene i skjørtet passerer gjennom jordens magnetosfære og samhandler med det. Nær solens overflate er magnetfeltet som produseres av den radielle elektriske strømmen i arket av størrelsesorden5 x 10 -6 T .
Magnetfeltet på overflaten av Solen er omtrent 10 -4 T . Hvis formen på feltet var en magnetisk dipol , ville styrken avta med avstandens terning, noe som resulterte i ca.10 −11 T ved jordens bane. Det heliosfæriske strømarket resulterer i høyere rekkefølge multipolkomponenter, slik at det faktiske magnetfeltet på jorden på grunn av solen er 100 ganger større.
Elektrisk strøm
Den elektriske strømmen i det heliosfæriske strømarket har en radial komponent (rettet innover) så vel som en azimutalkomponent , idet den radielle kretsen stenges av utadgående strømmer justert med solens magnetfelt i de solpolare områdene. Radialstrømmen i kretsen er i størrelsesorden3 × 10 9 ampere . Som en sammenligning med andre astrofysiske elektriske strømmer, er Birkelandstrømmene som leverer jordens aurora omtrent tusen ganger svakere ved en million ampere. Maksimal strømtetthet i arket er i størrelsesorden10 −10 A/m 2 (10 −4 A/km 2 ).
Historie
Det heliosfæriske strømarket ble oppdaget av John M. Wilcox og Norman F. Ness , som publiserte funnet i 1965. Hannes Alfvén og Per Carlqvist spekulerer i eksistensen av et galaktisk strømark , et motstykke til det heliosfæriske strømarket, med en estimert galaktisk strøm på 10 17 til 10 19 ampere, som kan strømme i symmetriplanet til galaksen.