Advertisement

Il Nuovo Cimento C

, Volume 3, Issue 4, pp 382–393 | Cite as

Solar-wind velocity decreases

  • A. Geranios
Article

Summary

Considering the solar-wind plasma as fully ionized, electrically neutral and radially expanding spherically symmetric, we solve the equations of mass and energy conservation. The plasma under consideration is assumed as one-fluid and its parameters are estimated according to the measured data at 1 AU during the period of the observed very low temperatures. In this way, we could obtain an analytical relation between the temperature and the velocity of the solar-wind plasma. Solar-wind velocity and temperature observations, made aboard the Vela 5, 6 and IMP 6 satellites during the period August 1969–May 1974, suggest that on the average a solar-wind velocity decrease correlates with a proton and electron temperature depression. This depression could possibly originate from the expansion of the solar wind between a fast-moving plasma stream and a following slower one. The above correlation of data, which is also in accordance with the conservation of energy in the solar wind, is compared with the analytically derived relation. It seems, at least within the limits of errors, that the theoretical relation fits the experimental observations. Consequently, we could propose that the observed very low temperatures in the solar wind may be due to the fact that the temperature decrease of the expanding plasma exceeds the temperature increase due to the heat conduction of the electrons from the hot corona to the plasma along the open interplanetary-magnetic-field lines, so that on the whole the plasma is cold.

Keywords

Solar Wind Velocity Decrease Coulomb Logarithm Interplanetary Shock Wave General Solar Wind 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Riassunto

Considerando il plasma del vento solare completamente ionizzato, elettricamente neutro e in espansione radiale a simmetria sferica, si risolvono le equazioni di conservazione di massa ed energia. Si considera il plasma in questione come un solo fluido e i suoi parametri sono valutati in base ai dati misurati ad 1 AU durante il periodo delle temperature molto basse osservate. In questo modo si potrebbe ottenere una relazione analitica tra la temperatura e la velocità del plasma del vento solare. Le osservazioni sulla velocità e sulla temperatura del vento solare, fatte a bordo dei satelliti Vela 5, 6 e IMP 6 durante il periodo agosto 1969–maggio 1974, suggeriscono che in media una diminuzione della velocità del vento solare è connessa con la depressione della temperatura protonica e elettronica. Questa depressione potrebbe trarre origine dall'espandersi del vento solare tra una corrente di plasma che si muove velocemente e una successiva più lenta. Si confronta la suddetta correlazione tra i dati, che è anche in accordo con la conservazione di energia nel vento solare, con la relazione dedotto analiticamente. Sembra, almeno entro i limiti dell'errore, che la relazione teorica sia in accordo con le osservazioni sperimentali. Di conseguenza, si potrebbe proporre che le temperature molto basse osservate nel vento solare possano essere dovute al fatto che la diminuzione di temperatura del plasma in espansione supera l'aumento di temperatura dovuto alla conduzione di calore degli elettroni dalla corona caldissima al plasma lungo le linee aperte del campo magnetico interplanetario, cosicché nel complesso il plasma è freddo.

Резюме

Рассматривая плазму солнечного ветра, как полностью ионизованную, электрически нейтральную и расширяюшуюся по радиусу сферически симметричным образом, мы решаем уравнения сохранения массы и энергии. Предполагается, что рассматриваемая плазма является одножидкостной и параметры плазмы оцениваются из измеренных данных при 1 AU в течение периода наблюденных очень низких температур. Таким образом, мы можем получить аналитическое соотношение между температурой и скоростью плазмы солнечиого ветра. Определения температуры и скорости солнечного ветра, проведенные на борту космических аппаратов VELA 5,6 и IMP 6 в течение августа 1969 г.—мая 1974 г., предполагают, что, в среднем, уменьшение скорости солнечного ветра коррелирует с уменьшением температуры протонов и электронов. Указанное уменьшение температуры, по-видимому, возникает из-за разделения солнечного ветра на поток быстродвижущейси плазмы и поток медленнодвижущейся плазмы. Выэеуказанные данные по корреляции, которые согласуются с сохранением энергии в солнечном ветре, сравниваются с аналитически выведенным соотноэением. По крайней мере, в пределах погреэностей теоретическое соотноэение соответствует экспериментальным результатам. Таким образом, мы можем предположитя, что наблюденные очень низкие температуры в солнечном ветре могут возникать из-за того, что уменьшение температуры расширяюшейся плазмы превышает увеличение температуяы, обусловленное теплопроводностью электронов из горячей короны в плазму вдоль незамкнутых линий межпланетного магнитного поля, так что в целом плазма является холодной.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1).
    J. Gosling, V. Pizzo andS. Bame:J. Geophys. Res.,78, 2001 (1973).ADSGoogle Scholar
  2. (2).
    M. Montgomery, J. Asbridge, S. Bame andW. Feldman:J. Geophys. Res.,79, 3103 (1974).CrossRefADSGoogle Scholar
  3. (3).
    J. Gosling andE. Roelof:Sol. Phys.,39, 405 (1974).CrossRefADSGoogle Scholar
  4. (4).
    A. Geranios:Planet. Space Sci.,26, 571 (1978).CrossRefADSGoogle Scholar
  5. (5).
    A. Geranios:Proceedings of the XVI International Cosmic-Ray Conference, Vol.3, (Kyoto, 1979), p. 134.Google Scholar
  6. (6).
    L. Burlaga andK. Ogilvie:Astrophys. J.,159, 659 (1970).CrossRefADSGoogle Scholar
  7. (7).
    A. Hundhausen:Coronal Expansion and Solar Wind (Berlin, Heidelberg and New York, N. Y., 1972).Google Scholar
  8. (8).
    L. Spitzer:Physics of the Fully Ionized Gases (New York, N. Y., 1962).Google Scholar
  9. (9).
    E. Leer andW. Axford:Sol. Phys.,23, 238 (1972).CrossRefADSGoogle Scholar
  10. (10).
    C. Wolff, J. Brandt andR. Southwick:Astrophys. J.,165, 181 (1971).CrossRefADSGoogle Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1980

Authors and Affiliations

  • A. Geranios
    • 1
  1. 1.Max-Planck-Institut für AeronomieKatlenburg-Lindau 3W. Germany

Personalised recommendations