Treść:

Wiatr słoneczny to strumień naładowanych cząstek, głównie protonów, elektronów i jąder helu wypływających z zewnętrznej części atmosfery Słońca, zwanej koroną słoneczną. Cząstki te poruszają się z ogromnymi prędkościami, pozwalającymi oddalić się od Słońca dowolnie daleko. 

Elektrony wiatru słonecznego poruszają się z prędkościami od 200 do 900 km/s. W wyniku oddziaływania cząsteczek gazu magnetosfery Ziemi z tymi elektronami emitowane są fotony. Zielona zorza polarna to efekt świecenia tlenu, a długość fali tego światła wynosi 558 nm.

Wykaż, wykonując odpowiednie obliczenia, że elektrony docierające do magnetosfery z wiatrem słonecznym mogą wywołać zjawisko zielonej zorzy polarnej.

---

Dane:

${\text{v}}_1=200\frac{\text{km}}{\text{s}}=2\cdot {10}^5\frac{\text{m}}{\text{s}}$  

${\text{v}}_2=900\frac{\text{km}}{\text{s}}=9\cdot {10}^5\frac{\text{m}}{\text{s}}$  

$\lambda =558\text{nm}=5,58\cdot {10}^7\text{m}$  

Szukane:

${\text{E}}_f,{\text{E}}_{\text{k}}=\text{?}$  

Rozwiązanie:

Najpierw obliczamy energię fotonu światła zielonego:

${\text{E}}_f=\frac{h\text{c}}{\lambda }$   

gdzie h to stała Plancka, c to prędkość światła.

${\text{E}}_f=\frac{6,6\cdot {10}^{-34}\text{J}\cdot \cancel{\text{s}}\cdot 3\cdot {10}^8\frac{\text{m}}{\cancel{\text{s}}}}{5,58\cdot {10}^{-7}\text{m}}$  

${\text{E}}_f\approx 3,56\cdot {10}^{-19}\text{J}$  

Następnie obliczamy wartość energii kinetycznej elektronów wiatru:

${\text{E}}_{\text{k}}=\frac{{\text{mv}}_2^2}{2}=\frac{9,1\cdot {10}^{-31}\text{kg}\cdot {\left(9\cdot {10}^5\frac{\text{m}}{\text{s}}\right)}^2}{2}$  

${\text{E}}_{\text{k}}\approx 3,668\cdot {10}^{-19}\text{J}$  

Widzimy, że energia fotonów i energia kinetyczna elektronów są do siebie zbliżone.