太陽風勁兒有多大,能把地球大氣吹走嗎?

2020-08-28 沛錦看太陽

太長不想看版本:在地磁場的保護下,太陽風對地球大氣幾乎沒有影響。

想搞搞清楚版本:

從太陽風的屬性說起,太陽風的風速是200~800km/s

為了對這個速度有一個直觀的印象,來看幾個經典的速度:

家用臺式電風扇:

八級大風:

AK47子彈出膛速度:

所以400km/s的太陽風,就是比AK47子彈還快1000倍的風。

如此高速的太陽風遍布整個行星際。

地球也身處其中。

但是,地球沒有被太陽風吹走,因為太陽風,太稀薄了。

太陽風是來自太陽的帶電粒子流,或被稱為等離子體,而且是完全電離的稀薄氣體,主要成分是小原子量原子(73%的是氫,25%的是氦)太陽風充滿了我們整個太陽系。其密度非常低(約8個粒子每立方釐米)

總的來說就是雖然很快,但是很稀薄,最後算下來的風動壓還是很小。

在地球附近,太陽風動壓的數量級大概是十億分之一牛頓每平方米。

大致相當於把一個雞蛋的重量分擔在整個合肥市所產生的壓強。

而且,這麼弱的太陽風動壓沒有辦法接近地球,這裡需要引入帶電粒子在磁場中的運動:

運動的帶電粒子在磁場中受到洛倫茲力:

使得粒子沿著磁力線方向做螺旋運動:

宏觀來看就是,高速粒子在沿著磁力線運動。

行星際裡的磁場是這樣的:

所以粒子沿著螺旋形狀蔓延進整個行星際

但是,地球有地磁場,地磁場是個偶極磁場,可以在地球附近形成一個比較封閉的磁場區域。

大尺度的行星際磁場,太陽風和地磁場相互作用形成這樣的形狀的磁場:

在相對於地球的太陽風上遊形成一個弓形激波,太陽風的高能粒子遇到這個弓形激波都繞著走了:

有些許高能粒子從兩極漏進來形成了極光:

但是不會像真的大風一樣把地球上的大氣吹走,地磁場保護的地球大氣,讓這些高速的帶電粒子繞道而行。

總結:

太陽風很快,比子彈還快

很稀薄,

風動壓很小,

而且地球在地磁場的保護下不會直面高速粒子的襲擊,也不會大量的損失大氣分子

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