Фон

На http://solarphysics.livingreviews.org/Articles/lrsp-2013-5/articlese2.html есть хороший обзор , в котором показано несколько хороших цифр. Ниже приведены выдержки из этого обзора.

Солнечный ветер состоит из ионизированного газа, называемого плазмой , что означает, что на частицы действует сила Лоренца .

Плазма покидает Солнце в основном вслед за магнитным полем по почти радиальным траекториям. Однако, поскольку Солнце вращается и фотосферные магнитные поля вморожены в плазму, кажется, что магнитное поле «закручено» по схеме, подобной спирали Архимеда .

Примем постоянство объемной скорости потока и сохранение магнитного потока , тогда радиальная составляющая магнитного поля Солнца$B_{r}$, будет уменьшаться обратно пропорционально квадрату расстояния или$\propto r^{-2}$. В сферических координатах можно написать:

$$B_{r}\left( r, \theta, \phi \right) = B_{ro} \left( \frac{ R_{\odot} }{ r } \right)^{2} \tag{1}$$ где $B_{ro}$поле в точке, соединенной с солнцем радиусом$R_{\odot}$, долгота $\phi_{o}$, и широта $\theta$. Поскольку мы предполагали сохранение магнитного потока (т. е. плазма «вморожена» в магнитное поле), то линия тока плазмы будет совпадать с магнитным полем. Следовательно, в системе координат, вращающейся вместе с солнцем, имеем: $$\frac{ B_{\phi}\left( r, \theta, \phi \right) }{ B_{r}\left( r, \theta, \phi \right) } = \frac{ V_{\phi} }{ V_{r} } = \frac{ - \boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{r} }{ V_{r} } \tag{2}$$ где $V_{r}$- предполагаемая постоянная радиальная скорость солнечного ветра, $V_{\phi}$- азимутальная скорость, возникающая в результате совместного вращения системы отсчета, и $\Omega$- угловая частота вращения этой совращающейся системы отсчета (т. е. скорость вращения Солнца ~ 24-27 суточного периода, в зависимости от схемы или ~ $14.713^{\circ}/day$на экваторе или ~ $2.972 \times 10^{-6} \ rad/s$). Таким образом, мы видим, что можем переписать $B_{\phi}\left( r, \theta, \phi \right)$как: $$B_{\phi}\left( r, \theta, \phi \right) = - B_{ro} \frac{ \Omega \ R_{\odot}^{2} \ \sin{\theta} }{ V_{r} \ r } \tag{3}$$

Подводя итог, при этих предположениях$B_{\phi} \rightarrow 0$на полюсах (т.е. там, где$\theta \rightarrow 0$или$\pi$). Угол, который ММП образует по отношению к радиальному направлению, мы будем называть углом спирали. Описанная выше модель в широком смысле называется спиралью Паркера в честь Юджина Паркера.

Двигается ли солнечный ветер в основном по прямой линии от Солнца к, скажем, Земле, Марсу или случайной точке в межпланетной пустоте? Перпендикулярны ли большинство прилетающих частиц проецируемому диску, представляющему Землю?

Если мы используем$r$= 1 а.е. ,$\theta = \pi/2$, и$V_{r}$= 400 км/с, то угол спирали ММП ~$48^{\circ}$. Если мы изменим$r$до 0,7 а.е. (т. е. примерно по орбите Венеры), то этот угол падает до ~$38^{\circ}$. Если мы изменим$r$до 1,5 а.е. (т. е. примерно по орбите Марса), то этот угол падает до ~$59^{\circ}$.

В качестве продолжения, каково распределение углов выброса от Солнца и распределение углов прибытия на Землю (или какой-либо другой случайный круговой ориентир)?

На это, к сожалению, нельзя ответить, потому что солнечное магнитное поле настолько изменчиво и неоднородно, что мы можем делать только обобщенные приближения, подобные модели, описанной выше.

Если бы Венера проходила через частицы, предназначенные для Земли, произошло бы какое-то линзирование или значительно уменьшилась бы бомбардировка частицами, на которые воздействовали частицы?

Мы слишком далеко, чтобы заметить какие-либо значительные следы от Венеры. Иногда мы можем обнаружить частицы, пришедшие с Юпитера, но они очень энергичны и не связаны с типичными процессами солнечного ветра.