Kutupsal rüzgar, yüksek enlemlerde karasal iyonosferden jeomanyetik alan çizgileri boyunca manyetosfere çift kutuplu bir termal plazma çıkışıdır.
Kutupsal rüzgar plazması esas olarak H + , He + ve O + iyonlarından ve elektronlardan oluşur.
Başlangıçta O + iyonlarının yalnızca alçak irtifalarda önemli bir rol oynadığına inanılsa da, şimdi gözlemlerden görece büyük miktarlarda süper termal ve enerjik O + iyonlarının polar manyetosferde mevcut olduğu açıktır .
Son zamanlarda, H + ve He + ile birlikte 5000–10.000 km rakımlarda termal O + çıkışı gözlemlenmiştir.iyonlar. Kutupsal rüzgar, iyonosferden manyetosfere akarken dört ana geçişe uğrar: (bir) kimyasaldan difüzyon hakimiyetine, (iki) ses altıdan süpersonik akışa, (üç) çarpışmanın hakim olduğu rejimden çarpışmasız rejime ve (dört) ağırdan hafif iyon bileşimi.
Çarpışmalar yaklaşık 2500 km'ye kadar önemlidir, ardından iyonlar ve elektronlar sıcaklık anizotropileri sergiler. Anizotropinin yönü jeofizik koşullara göre değişir. Kutupsal rüzgar çıkışı mevsime, güneş döngüsüne ve jeomanyetik aktiviteye göre değişir. O + akışı bir yaz maksimum sergilerken, H + akışı ilkbaharda maksimuma ulaşır. O + akışı yazdan kışın 10 kat artar. Hem manyetik olarak sessiz hem de aktif zamanlarda entegre H +iyon akışı öğlen sektöründe en büyüğü ve gece yarısı sektöründe en küçüğüdür.
Entegre yukarı doğru H +iyon akışı, gezegenler arası manyetik alan ile pozitif bir korelasyon sergiler. Güneş ışığının aydınlattığı kutup başlığında fotoelektronlar, iki kutuplu elektrik alanını artırabilir, bu da kutupsal rüzgar iyonu çıkış hızlarını artırır. Dışarı akan polar rüzgar plazma akı tüpleri aynı zamanda polar başlık boyunca yayılır. Bakınız Akı tüpleri doruk ve gece auroral bölgeleri geçtiğinde, plazma ısıtılabilir ve kararsız hale gelebilir. Sıcak manyetosferik plazmanın soğuk kutup rüzgarıyla benzer şekilde karıştırılması kararsızlıklara neden olabilir. Sıcaklık anizotropisi, türler arasındaki göreceli sürüklenme ve uzaysal homojensizlikler dahil olmak üzere kutup rüzgârındaki bir dizi serbest enerji kaynağı, çeşitli akışkan ve kinetik kararsızlıkları besler. Kararsızlıklar, büyük ölçekli kutupsal rüzgar çıkışını değiştiren plazma enerjilendirmesi ve çapraz alan taşıması üretebilir.