Каковы скорость, масса и распределение заряда солнечного ветра.

Скорость Скорость
солнечного ветра имеет большой диапазон изменений, от ~250 до 820 км/с [например, Chen et al. , 2014; Гопалсвами , 2006 г.; Цзян и др. , 2011, 2014; Каспер и др. , 2012; Максимович и др. , 1998; Марш , 1983; МакКомас и др. , 2013; Швенн , 1983; Сверак и др. , 2008, 2009] вблизи плоскости эклиптики . Эти значения не включают межпланетные толчки, скорость которых может превышать 2000 км/с.

Скорость обычно выше в более высоких широтах вне плоскости эклиптики и обычно превышает 650 км/с [например, McComas et al. , 2008 ; 2013 ].

Численная
плотность Численная плотность также имеет большой диапазон значений, от ~ 2 до 90$cm^{-3}$[например, Chen et al. , 2014; Гопалсвами , 2006 г.; Цзян и др. , 2011, 2014; Каспер и др. , 2012; Максимович и др. , 1998; Марш , 1983; МакКомас и др. , 2013; Швенн , 1983; Сверак и др. , 2008, 2009]. Опять же, они не включают межпланетные толчки или выбросы корональной массы (КВМ) .

Состояние заряда
Отношение плотности альфа-частиц к плотности протонов колеблется в пределах ~1-5%, в зависимости от солнечного цикла и скорости солнечного ветра [например, Kasper et al. , 2012 ; Швадрон и др. , 2014 ].

Мы также измерили отношение$O^{7+}/O^{6+}$и$C^{6+}/C^{5+}$, находя ~1-30% и ~20-200% соответственно [например, Schwadron et al. , 2014 ].

Рядом с Землей в магнитосфере в эклиптике

Свойства земной магнитосферы настолько сильно различаются, что вам нужно сузить этот вопрос. Например, зарядовые состояния совершенно разные (например, мы наблюдаем$O^{1+}$но нет$O^{7+}$), но плотность чисел варьируется от ~$10^{-2}-10^{3} \ cm^{-3}$.

Рядом с Землей, но вне магнитосферы в эклиптике

Смотрите ответы выше на первую часть.

Вне эклиптики на расстоянии 1 а.е.

У нас нет измерений вблизи 1 а.е., которые были бы сделаны в высоких широтах. Некоторые космические аппараты совершали внеэклиптические полярные орбиты с высокими апогеями, но гелиоцентрические широты все еще находились в пределах ~$10^{\circ}$плоскости эклиптики. В приведенных выше примечаниях обсуждаются наши единственные реальные измерения вне эклиптики с помощью космического корабля « Улисс » .

Я хотел бы понять энергосодержание солнечного ветра и как оно соотносится с солнечным излучением (солнечная постоянная 1360 Вт).$m^{-2}$?

Прямое (динамическое) давление солнечного ветра обычно составляет всего ~ 1 нПа или$10^{-9} \ J \ m^{-3}$. Это очень изменчиво и может измениться за миллисекунды (например, межпланетные толчки), но это все равно будет только$10^{-6} \ W \ m^{-3}$. Если мы приведем аргумент о том, что этот показатель упадет до нуля примерно через 3$R_{E}$(т.е. верхняя граница толщины магнитослоя), то мощность на единицу площади может быть до ~20 Вт$m^{-2}$. Тем не менее, я бы не стал придавать слишком большое значение этому числу, поскольку фактическая мощность, рассеиваемая на единицу площади, отличается по многим причинам.

использованная литература

• ЧК Чен и др. , Геофиз. Рез. лат. 41 , стр. 8081, 2014.
• Н. Гопалсвами, Space Sci. 124 , стр . 145, 2006 г.
• Л.К. Цзянь и соавт. , Солнечная физика. 274 , стр. 321, 2011.
• Л.К. Цзянь и соавт. , Астрофиз. J. 786 , стр. 123, 2014.
• Дж. К. Каспер и соавт. , Астрофиз. J. 745 , стр. 162, 2012.
• М. Максимович и соавт. , Геофиз. Рез. лат. 25 , стр. 1265, 1998.
• Э. Марш, Пятая международная конференция по солнечному ветру 228 , стр. 355, 1983.
• DJ МакКомас и др. , Геофиз. Рез. лат. 35 , стр. L18103, 2008.
• DJ МакКомас и др. , Астрофиз. J. 779 , стр. 2, 2013.
• Н.А. Швадрон и соавт. , Дж. Геофиз. Рез. 119 , стр. 1486-1492, 2014.
• Р. Швенн, Пятая международная конференция по солнечному ветру 228 , стр. 489, 1983.
• против Стверак и др. , Дж. Геофиз. Рез. 113 , стр. 3103, 2008.
• против Стверак и др. , Дж. Геофиз. Рез. 114 , стр. 5104, 2009.

Я не уверен, что такой подробный ответ на ваш вопрос доступен.

1. Эта книга цитирует эту статью как источник потери массы из-за солнечного ветра:

   $\dot{M} \sim 2.5 \times 10^{-14}\,M_\odot/yr$.

Эта книга цитирует эту статью как источник следующих данных на 1 а.е.:

2. Плотность кинетической энергии солнечного ветра:

   $\frac{1}{2}N_\mathrm{p}m_\mathrm{p}v^2 = 1.44 \pm 0.09 \times 10^{-8}\,$эрг см$^{-3}$.

3. Плотность тепловой энергии для протонов, электронов и атомов гелия:

   $\frac{3}{2} N k T \approx 4.8 \pm 3.2 \times 10^{-10}\,$эрг см$^{-3}$.

4. Скорость ветра:

   $v_\mathrm{w} = 468 \pm 116\,$км с$^{-1}$.

Цифры в 2. и 3. указывают на то, что тепловая энергия составляет около 3%, и ею можно пренебречь с учетом связанных с этим неопределенностей. Используя 1. и 4., мы получаем кинетическую «светимость ветра»

$~~~ L_\mathrm{w} \approx \frac{1}{2} \dot{M} v_\mathrm{w}^2 \approx 1.7 \times 10^{27}\,$эрг с$^{-1} \approx 4.5 \times 10^{-7} L_\odot.$