Солнечный ветер — это непрерывный поток заряженных частиц, летящих от Солнца. В нём есть два главных компонента: протоны (ядра водорода) и альфа-частицы (ядра гелия, вчетверо тяжелее). Если бы частицы просто сталкивались друг с другом, тяжёлые альфа-частицы должны были бы остывать, отдавая энергию лёгким протонам, и в итоге все имели бы одинаковую температуру. Но измерения показывают иную картину.

Спутник Wind, запущенный в 1994 году, три десятилетия регистрировал состав и температуру солнечного ветра. Учёные разделили все измерения по скорости потока: медленный ветер (до 400 км/с), быстрый (свыше 500 км/с) и промежуточный. В медленном ветре, где столкновения частиц часты, температуры протонов и альфа-частиц действительно почти равны — как вода в хорошо перемешанном чайнике. А в быстром ветре, где частицы летят разреженно и почти не сталкиваются, альфа-частицы оказываются вчетверо горячее протонов. Словно в толпе бегунов тяжёлые атлеты сохраняют больше энергии, потому что их реже толкают.

Ключевой сюрприз — зависимость от солнечного цикла. В годы минимума активности Солнце испускает больше быстрого ветра из полярных корональных дыр (областей с открытыми магнитными линиями). В максимуме преобладает плотный медленный ветер. Поэтому и соотношение температур меняется от цикла к циклу. Значит, нагрев частиц у орбиты Земли определяется не только местными столкновениями, но и тем, откуда именно на Солнце прилетел этот поток.

Солнечный ветер — как река, которая то разливается медленным плотным потоком, то срывается быстрой струёй с горных вершин. И температура воды в этой реке зависит не только от того, как молекулы трутся друг о друга, но и от того, с какой высоты и по какому руслу пришла вода. Три десятилетия наблюдений Wind позволили увидеть, как этот космический поток меняет свой характер вместе с дыханием Солнца.