18.2.2. Гелиосфера
Необходимо дать конкретные определения основных терминов, описывающих околосолнечное пространство в зоне влияния звезды. В этом нам поможет рисунок, сделанный НАСА с учетом данных, полученных от обоих «Вояджеров», блестяще иллюстрирующий основные определения (здесь – рис. 18.6).
[more]
Рис.18.6. Головная часть гелиосферы при движении
Солнца в космическом пространстве,
На приведенном рисунке изображено направление полета и местонахождение обоих зондов в момент времени между 2005 и 2007 годами, когда «Вояджер 1» уже преодолел фронт ударной волны, а «Вояджер 2» еще нет. Но и сами полеты, и данные исследования зондами пространства в тех регионах мы обсудим позже. На рисунке есть надписи, относящиеся к названиям определенных участков пространства, занятого Солнечной системой. Ниже даны определения понятий.
Гелиосфера. Область пространства вокруг Солнца, заполненная солнечным ветром и солнечными магнитными полями называется гелиосферой. В принципе, нейтральные атомы межзвездной среды могут проникать в эту область сквозь линии магнитного поля, но число их невелико. Поэтому можно считать, что вещество внутри гелиосферы имеет солнечное происхождение.
Ударная волна. Солнечный ветер распространяется во всех направлениях со сверхзвуковой скоростью (порядка 400 км/сек). На некотором расстоянии от Солнца этот поток плазмы начинает взаимодействовать с межзвездной средой и резко тормозится. В месте столкновения формируется ударная волна, после прохождения через которую скорость солнечного ветра становится дозвуковой. Граница ударной волны имеет сферическую поверхность.
Гелиосферная мантия. Межзвездный газ обтекает фронт ударной волны и формирует протяженный газовый шлейф, похожий на хвост кометы, вытянутый в направлении, противоположном направлению движения Солнца. Область гелиосферы за пределами ударной волны называется гелиосферной мантией. В ней происходит торможение солнечного ветра, его сжатие, при этом движение приобретает турбулентный характер. Гелиосферная мантия начинается на расстоянии 80-100 а.е. от Солнца. Однако, в отличие от внутренней области гелиосферы, мантия не имеет сферической формы. Толщина мантии со стороны набегающего межзвездного ветра намного меньше, чем с противоположной.
Гелиопауза. Поверхность, которая ограничивает гелиосферную мантию и на которой происходит окончательное торможение солнечного ветра и смешение его с набегающим межзвездным веществом, называется гелиопаузой. Точное расстояние до нее и ее форма все еще требуют уточнения. На этой границе выравнивается давление ветров – солнечного и межзвездного. В пространстве между границами гелиопаузы и ударной волны наблюдается заметное проникновение галактического излучения.
Головная ударная волна. Движение Солнца в межзвездной среде приводит к тому, что в окружающем космическом пространстве происходят возмущения. Точно так же, как солнечный ветер на границе ударной волны теряет скорость, межзвездный ветер, движущийся навстречу движению Солнца, изменяет свою скорость при столкновении с фронтом гелиосферы и образует то, что называется головной ударной волной. Она находится за пределами гелиосферы. В ней происходит торможение не солнечного, а межзвездного ветра.По поводу наличия головной ударной волны у Солнца существуют две научных концепции: первая утверждает, что волна есть, вторая – что ее нет. Наличие или отсутствие солнечной Головной волны экспериментально пока не подтверждено, но для ряда звезд, особенно для тех, которые окружены газо-пылевыми туманностями, удалось ее сфотографировать космическим телескопам «Хаббл» и «ГАЛЕКС». В качестве примера на рис. 18.7 приведены фотографии трех звезд. Головная волна имеет вид яркой дуги.
Рис. 18.7. Астросферы звезд,
https://www.nasa.gov/mission_pages/ibex/allsky_visuals.html#.VkiSzL2dXiI
Звезда LL в созвездии Ориона находится в области, где много молодых звезд высокой светимости. Даже в видимом свете астросфера и головная волна светятся. Окружающее пространство тоже светится за счет возбуждения обильных газо-пылевых облаков этого региона. Звезда BZ в созвездии Жирафа имеет очень яркую астросферу, особенно в зоне головной волны. У звезды Мира в созвездии Кита тоже видна дуга головной ударной волны и очень протяженная астросфера, излучающая в ультрафиолете. Не только эти три звезды похожим образом организуют вокруг себя пространство. Есть еще много аналогичных примеров. И везде присутствует головная ударная волна, что является весомым доводом в пользу концепции наличия ее и у Солнца.
Интересные данные по хвостовой зоне гелиосферы были получены с помощью другого автоматического зонда под названием «ИБЕКС» (.IBEX – аббревиатура от Interstellar Boundary Explorer, что в переводе на русский язык означает «Исследователь межзвездной границы»). Аппарат фиксирует распределение нейтральных атомов, попавших в Солнечную систему из межзвездного пространства. Информация о самом аппарате подробнее будет приведена в следующем параграфе, а сейчас взгляните на изображение гелиосферы с хвостовой частью, как она представляется по данным «ИБЕКС» (рис. 18.8).
Рис. 18.8. Гелиосфера и солнечный ветер,
https://www.youtube.com/watch?v=BhAzMdoOe5E
На рисунке приведены кадры из фильма. Верхний кадр (1) показывает вид гелиосферы со стороны направления движения, что называется «в лоб». Окрашенные области – солнечный ветер. В белый цвет окрашен так называемый медленный ветер, в красный – быстрый. Быстрый ветер (от 600 до 1200 км/сек) истекает из корональных полярных дыр Солнца, источники медленного солнечного ветра (300 – 400 км/сек) до сих пор не установлены, но выяснено, что он начинается непосредственно за солнечной короной (см. гл. 7).
Нижний рисунок (2) – вид сбоку. Как оказалось, и этого не ожидал никто, с задней стороны четкая граница не просматривается. Получается, что Солнце тянет за собой мантию, напоминающую кометный хвост.
Причина образования «хвоста» заключается в следующем. Вокруг Центра Галактики Солнце движется по орбите со скоростью 220 км/cек и завершает полный оборот за период, порядка 200 – 250 миллионов лет (данные различных исследователей весьма отличаются). Окружающий нашу систему межзвездный газ также движется по галактической орбите, но его скорость и направление не совпадают с солнечными.
Из-за этого ветер межзвездной плазмы на границе столкновения с солнечным ветром сжимает его, причем сжимает неравномерно, и формирует «хвост кометы», вытягивающийся в сторону, противоположную направлению движения звезды. В «голове кометы» граница ударной волны расположена ближе к Солнцу (примерно в 90 а.е.), а граница «хвоста» пока не установлена.
В данном разделе я использовала только те данные, полученные с помощью космических зондов, которые иллюстрируют представления о строении зоны солнечного воздействия. Другую, и очень важную информацию, мы обсудим ниже.
(0)
