Gió mặt trời là gì? Các nghiên cứu khoa học về Gió mặt trời

Để tìm ra giới hạn lý thuyết tối đa cho hiệu suất của các bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời tiếp giáp p-n, một hiệu suất giới hạn, được gọi là giới hạn cân bằng chi tiết của hiệu suất, đã được tính toán cho một trường hợp lý tưởng trong đó cơ chế tái hợp duy nhất của các cặp điện tử - lỗ là phát xạ, như yêu cầu bởi nguyên tắc cân bằng chi tiết. Hiệu suất cũng được tính cho trường hợp mà tái hợp phát xạ chỉ là một phần nhất định fc của tổng tái hợp, phần còn lại là không phát xạ. Hiệu suất tại các tải phù hợp đã được tính toán với khoảng cách vùng năng lượng và fc là các tham số, với giả định rằng ánh sáng mặt trời và tế bào đều là các vật thể đen với nhiệt độ lần lượt là 6000°K và 300°K. Hiệu suất tối đa được tìm thấy là 30% cho khoảng cách năng lượng là 1.1 eV và fc = 1. Các tiếp giáp thực tế không tuân theo mối quan hệ dòng điện - điện áp được dự đoán, và các lý do cho sự khác biệt này cũng như mối liên hệ của nó với hiệu suất được thảo luận.

Chỉ sau 0600 UT vào ngày 7 tháng 4 năm 2000, một sự gián đoạn tiếp tuyến (TD) trong gió mặt trời đã đi qua vệ tinh Advanced Composition Explorer (ACE). Nó được đặc trưng bởi sự xoay chiều của từ trường giữa các hành tinh (IMF) khoảng ∼145° và sự giảm hơn gấp đôi mật độ plasma. Khoảng 50 phút sau, vệ tinh Polar đã gặp phải những biểu hiện phức tạp hơn của sự gián đoạn gần trưa ở vùng từ trường ngoài Bắc Cực. Dựa trên các quan sát của Polar, mô hình lý thuyết và các mô phỏng MHD, chúng tôi diễn giải sự kiện này cho thấy rằng (1) một sóng hiếm chế độ nhanh đã được tạo ra trong tương tác giữa TD và chấn động mũi tên, (2) sóng nhanh đã mang một phần đáng kể sự thay đổi mật độ đến biên giới từ trường trong khi phần còn lại ở lại với sự gián đoạn được truyền qua, và (3) sự hợp nhất từ trường đã xảy ra giữa các đường sức từ IMF trong vùng từ trường ở cả hai phía của bề mặt gián đoạn khi nó tiếp cận biên giới từ trường. Trước khi sự gián đoạn đi qua vệ tinh, Polar đã phát hiện ra các ion bị gia tốc ngược chiều với B trong sóng nhanh và vuông góc với B trong cấu trúc chế độ chậm yếu được đặt cạnh và liền kề với sóng nhanh. Các ion bị gia tốc ngược chiều trong sóng nhanh không có dấu hiệu phân tán vận tốc ion có thể đo được, cho thấy nguồn gốc của chúng ở vài R_E về phía xích đạo của Polar. Kết quả mô phỏng, một bài kiểm tra Walén, các phát hiện dòng Poynting của sóng song song với B, dòng nhiệt electron hai chiều, và sự gia tăng vận tốc ion đều cho thấy rằng ba đợt ion liên quan đến sự đi qua của sự gián đoạn là dấu hiệu của các sự kiện hợp nhất từ trường phụ thuộc theo thời gian trong vùng từ trường.

Nghiên cứu hiện tại xem xét sự tương tác của các gián đoạn gió mặt trời với sóng sốc mũi của Trái Đất, sử dụng các quan sát đa điểm trong vùng magnetosheath bởi Lịch sử Thời gian của các sự kiện và Các tương tác quy mô lớn trong các cơn bão từ (THEMIS), Cluster và Double Star TC1. Chúng tôi tập trung vào sự biến dạng và phát triển của hai gián đoạn được quan sát vào ngày 21 tháng 6 năm 2007, một trong số đó liên quan đến sự tăng mật độ và giảm từ trường, trong khi gián đoạn kia có sự giảm mật độ và tăng từ trường. Trong magnetosheath, các gián đoạn bị biến dạng thành hình cong; tức là, độ pháp hướng về phía chiều tối (sáng) ở bên sáng (tối). Gián đoạn tăng mật độ (giảm) đang bị nén (mở rộng) khi nó lan truyền trong magnetosheath. Chúng tôi kết luận rằng sự nén (mở rộng) là do chuyển động ngược hướng về phía mặt trời (hướng về phía mặt trời) của sóng sốc mũi, được khởi xướng hoặc tăng cường bởi tác động của gián đoạn lên sóng sốc mũi. Sự dốc đứng của B_z đảo ngược theo sau là sự vượt quá của tổng từ trường, xuất hiện ở rìa sau của gián đoạn giảm mật độ, cũng được thảo luận.

Chúng tôi nghiên cứu bảy khoảng thời gian mà IMP 8 đã nhiều lần vượt qua sóng chấn của Trái Đất trong các thời điểm mà dữ liệu IMP 7 có sẵn để theo dõi các điều kiện gió mặt trời bên ngoài. Vị trí của các cuộc gặp gỡ sóng chấn tương ứng với các mô hình hình dạng sóng tham chiếu được chuẩn hóa theo các điều kiện gió mặt trời. Chúng tôi nhận thấy rằng nhiều lần vượt qua thường có thể được giải thích là do sự thay đổi trong các tham số gió mặt trời bên ngoài. Chúng tôi cũng phát hiện rằng sự chuyển động vào trong của sóng chấn đi kèm với mật độ magnetosheath lớn ngay trước khi sóng chấn quét qua tàu vũ trụ. Chúng tôi thực hiện một phân tích tối thiểu bình phương chi ( chi‐square minimization analysis) sử dụng một tập hợp hạn chế các điều kiện Rankine‐Hugoniot qua các sóng chấn để xác định tốc độ và pháp tuyến của chúng; chúng tôi thấy rằng tốc độ sóng chấn nói chung nhất quán với các chuyển động sóng chấn vào trong và ra ngoài được giả định. Dù các cuộc vượt qua được quan sát ở phía bình minh hay phía hoàng hôn, hầu hết các cấu trúc sóng chấn là gần vuông góc do sự thay đổi trong định hướng trường bên ngoài ngay phía trên sóng chấn. Các định hướng của pháp tuyến nhất quán với một mô hình trong đó các hiệu ứng của sự thay đổi trong điều kiện bên ngoài lan truyền như những biến dạng hình dạng sóng chấn, di chuyển từ đỉnh xuống hai bên.