гелиосфера
Гелиосфера — это магнитосфера , астросфера и внешний атмосферы слой Солнца . Он принимает форму обширной области пространства, похожей на пузырь с хвостом . С точки зрения физики плазмы, это полость, образованная Солнцем в окружающей межзвездной среде . «Пузырь» гелиосферы постоянно «надувается» плазмой, исходящей от Солнца, известной как солнечный ветер . За пределами гелиосферы эта солнечная плазма уступает место межзвездной плазме, пронизывающей Млечный Путь . Как часть межпланетного магнитного поля , гелиосфера защищает Солнечную систему от значительного количества космического ионизирующего излучения ; однако незаряженные гамма-лучи не затрагиваются. [1] Его название, вероятно, было придумано Александром Дж. Десслером , которому приписывают первое использование этого слова в научной литературе в 1967 году. [2] Научное изучение гелиосферы — гелиофизика , включающая космическую погоду и космический климат .
Беспрепятственно протекая через Солнечную систему на миллиарды километров, солнечный ветер простирается далеко за пределы области Плутона , пока не сталкивается с «конечной ударной волной», где его движение резко замедляется из-за внешнего давления межзвездной среды. «Гелиооболочка» — это широкая переходная область между завершающей ударной волной и крайним краем гелиосферы, «гелиопаузой». Общая форма гелиосферы напоминает форму кометы : с одной стороны она примерно сферическая, а с другой стороны - длинный хвост, известный как «гелиохвост».
Два космических корабля программы «Вояджер» исследовали внешние пределы гелиосферы, пройдя через граничную ударную волну и гелиооболочку. «Вояджер-1» столкнулся с гелиопаузой 25 августа 2012 года, когда космический корабль зафиксировал внезапное увеличение плотности плазмы в сорок раз . [3] «Вояджер-2» пересек гелиопаузу 5 ноября 2018 года. [4] Поскольку гелиопауза отмечает границу между материей, происходящей от Солнца, и материей, происходящей из остальной части галактики, космические корабли, покидающие гелиосферу (например, два «Вояджера»), находятся в межзвездном пространстве .
Структура
[ редактировать ]Несмотря на свое название, форма гелиосферы не является идеальной сферой. [5] Его форма определяется тремя факторами: межзвездной средой (ISM), солнечным ветром и общим движением Солнца и гелиосферы при прохождении через ISM. Поскольку солнечный ветер и МЗС являются текучими, форма и размер гелиосферы также изменчивы. Однако изменения солнечного ветра сильнее меняют колеблющееся положение границ в коротких временных масштабах (от часов до нескольких лет). Давление солнечного ветра меняется гораздо быстрее, чем внешнее давление МЗС в любом данном месте. влияние 11-летнего солнечного цикла В частности, считается значительным , в котором наблюдается отчетливый максимум и минимум активности солнечного ветра.
В более широком масштабе движение гелиосферы через жидкую среду МЗС приводит к общей форме, напоминающей комету. Плазма солнечного ветра, которая движется примерно «вверх по течению» (в том же направлении, что и движение Солнца через галактику), сжимается до почти сферической формы, тогда как плазма, движущаяся «вниз по течению» (против движения Солнца), вытекает наружу в течение некоторого времени. гораздо большее расстояние, прежде чем уступить место ISM, определяя длинную, висячую форму гелиохвоста.
Ограниченные доступные данные и неизученная природа этих структур привели к появлению множества теорий относительно их формы. [6] В 2020 году Мерав Офер возглавил команду исследователей, определивших, что форма гелиосферы представляет собой серп. [7] это можно охарактеризовать как сдутый круассан. [8] [9]
Солнечный ветер
[ редактировать ]Солнечный ветер состоит из частиц ( ионизированных атомов солнечной короны ) и полей, подобных магнитному полю , которые производятся Солнцем и устремляются в космос. Поскольку Солнце вращается примерно раз в 25 дней, магнитное поле гелиосферы [10] переносимый солнечным ветром , сворачивается в спираль. Солнечный ветер влияет на многие другие системы Солнечной системы; например, изменения собственного магнитного поля Солнца переносятся солнечным ветром наружу, вызывая геомагнитные бури Земли в магнитосфере .
Гелиосферный токовый слой
[ редактировать ]Гелиосферный токовый слой — это пульсация в гелиосфере, создаваемая вращающимся магнитным полем Солнца. Он отмечает границу между областями гелиосферного магнитного поля противоположной полярности. Простирающийся по всей гелиосфере гелиосферный токовый слой можно считать самой крупной структурой в Солнечной системе и, как говорят, он напоминает «юбку балерины». [11]
Краевая структура
[ редактировать ]Внешняя структура гелиосферы определяется взаимодействием солнечного ветра с ветрами межзвездного пространства. Солнечный ветер расходится от Солнца во всех направлениях со скоростью несколько сотен км/с вблизи Земли. На некотором расстоянии от Солнца, далеко за орбитой Нептуна , этот сверхзвуковой ветер замедляется, встречаясь с газами межзвездной среды . Это происходит в несколько этапов:
- Солнечный ветер движется со сверхзвуковой скоростью внутри Солнечной системы. При прекращении ударной волны, стоячей ударной волны , солнечный ветер падает ниже скорости звука и становится дозвуковым .
- Ранее считалось, что, будучи дозвуковым, солнечный ветер будет формироваться окружающим потоком межзвездной среды, образуя тупой нос с одной стороны и кометоподобный гелиохвост сзади, область, называемую гелиооболочкой. Однако наблюдения 2009 года показали, что эта модель неверна. [12] [13] Считается, что по состоянию на 2011 год он заполнен магнитной пузырьковой «пеной». [14]
- Внешняя поверхность гелиооболочки, где гелиосфера встречается с межзвездной средой, называется гелиопаузой. Это край всей гелиосферы. Наблюдения 2009 года привели к изменениям в этой модели. [12] [13]
- Теоретически гелиопауза вызывает турбулентность в межзвездной среде, когда Солнце вращается вокруг Галактического центра . За пределами гелиопаузы будет турбулентная область, вызванная давлением наступающей гелиопаузы на межзвездную среду . Однако скорость солнечного ветра относительно межзвездной среды, вероятно, слишком мала для головной ударной волны. [15]
Прекращение шока
[ редактировать ]Этот раздел необходимо обновить . ( январь 2019 г. ) |
Завершающая ударная волна — это точка в гелиосфере, где солнечный ветер замедляется до дозвуковой скорости (относительно Солнца) из-за взаимодействия с местной межзвездной средой . Это вызывает сжатие , нагрев и изменение магнитного поля . в Солнечной системе Считается, что оконечная ударная волна составляет от 75 до 90 астрономических единиц. [16] от Солнца. В 2004 году «Вояджер-1» пересек предельную ударную волну Солнца , а в 2007 году — «Вояджер-2» . [3] [5] [17] [18] [19] [20] [21] [22]
Удар возникает из-за того, что частицы солнечного ветра испускаются Солнцем со скоростью около 400 км/с, а скорость звука (в межзвездной среде) составляет около 100 км/с. (Точная скорость зависит от плотности, которая значительно колеблется. Для сравнения: Земля вращается вокруг Солнца со скоростью около 30 км/с, МКС вращается вокруг Земли со скоростью около 7,7 км/с, авиалайнеры летают над землей со скоростью около 0,2–0,3 км/с. км/с, автомобиль на типичном шоссе с ограниченным доступом развивает скорость около 0,03 км/с, а люди ходят со скоростью около 0,001 км/с.) Межзвездная среда, хотя и имеет очень низкую плотность, тем не менее имеет связанное с ней относительно постоянное давление; давление солнечного ветра уменьшается пропорционально квадрату расстояния от Солнца. По мере удаления от Солнца давление солнечного ветра падает до такой степени, что он больше не может поддерживать сверхзвуковой поток, преодолевая давление межзвездной среды, и в этот момент солнечный ветер замедляется до скорости ниже скорости звука, вызывая ударная волна . Далее от Солнца за завершающей ударной волной следует гелиопауза, когда два давления становятся равными и частицы солнечного ветра задерживаются межзвездной средой.
Другие потрясения завершения можно увидеть в наземных системах; Возможно, самый простой способ — это просто направить воду из-под крана в раковину, создав гидравлический прыжок . Ударившись о дно раковины, текущая вода распространяется со скоростью, превышающей скорость местной волны , образуя диск мелкого, быстро расходящегося потока (аналог разреженного сверхзвукового солнечного ветра). По периферии диска образуется ударный фронт или стена воды; вне фронта ударной волны вода движется медленнее локальной скорости волны (аналог дозвуковой межзвездной среды).
Свидетельства, представленные на заседании Американского геофизического союза в мае 2005 года Эдом Стоуном, позволяют предположить, что космический корабль «Вояджер-1» преодолел завершающую ударную волну в декабре 2004 года, когда он находился на расстоянии около 94 а.е. от Солнца, благодаря изменению магнитных показаний, полученных с помощью ремесло. Напротив, «Вояджер-2» начал обнаруживать возвращающиеся частицы, когда он находился всего в 76 а.е. от Солнца, в мае 2006 года. Это означает, что гелиосфера может иметь неправильную форму: выпучиваться наружу в северном полушарии Солнца и смещаться внутрь на юге. [23]
гелиооболочка
[ редактировать ]Гелиооболочка — это область гелиосферы за пределами завершающей ударной волны. Здесь ветер замедляется, сжимается и становится турбулентным из-за взаимодействия с межзвездной средой. В ближайшей точке внутренний край гелиооболочки находится примерно на расстоянии от 80 до 100 а.е. от Солнца. Предлагаемая модель предполагает, что гелиооболочка имеет форму комы кометы и проходит в несколько раз большее расстояние в направлении, противоположном пути Солнца в космосе. На наветренной стороне его толщина оценивается от 10 до 100 а.е. [25] Ученые проекта «Вояджер» определили, что гелиооболочка не является «гладкой» — это скорее «пенистая зона», заполненная магнитными пузырьками, каждый шириной около 1 а.е. [14] Эти магнитные пузыри созданы воздействием солнечного ветра и межзвездной среды. [26] [27] «Вояджер-1» и «Вояджер-2» начали обнаруживать признаки пузырей в 2007 и 2008 годах соответственно. Вероятно, пузыри в форме колбасы образуются в результате магнитного пересоединения между противоположно ориентированными секторами солнечного магнитного поля по мере замедления солнечного ветра. Вероятно, они представляют собой автономные структуры, оторвавшиеся от межпланетного магнитного поля .
На расстоянии около 113 а.е. «Вояджер-1» обнаружил «область застоя» внутри гелиооболочки. [28] В этом регионе солнечный ветер замедлился до нуля, [29] [30] [31] [32] интенсивность магнитного поля увеличилась вдвое, а количество электронов высокой энергии из галактики увеличилось в 100 раз. Примерно на расстоянии 122 а.е. космический корабль вошел в новую область, которую ученые проекта «Вояджер» назвали «магнитной магистралью», область, все еще находящуюся под влиянием Солнца, но с некоторыми существенными отличиями. [33]
Гелиопауза
[ редактировать ]Гелиопауза – это теоретическая граница, где ветер солнечный останавливается межзвездной средой ; где сила солнечного ветра уже недостаточно велика, чтобы оттеснить звездные ветры окружающих звезд. Это граница, где уравновешивается давление межзвездной среды и солнечного ветра. О пересечении гелиопаузы должно сигнализировать резкое падение температуры заряженных частиц солнечного ветра. [30] изменение направления магнитного поля и увеличение числа галактических космических лучей . [34]
В мае 2012 года «Вояджер-1» обнаружил быстрое увеличение количества таких космических лучей (увеличение на 9% за месяц после более постепенного увеличения на 25% с января 2009 года по январь 2012 года), что позволяет предположить, что оно приближается к гелиопаузе. [34] В период с конца августа по начало сентября 2012 года «Вояджер-1» стал свидетелем резкого падения количества протонов от Солнца: с 25 частиц в секунду в конце августа до примерно 2 частиц в секунду к началу октября. [35] В сентябре 2013 года НАСА объявило, что «Вояджер-1» пересек гелиопаузу 25 августа 2012 года. [36] Это было на расстоянии 121 а.е. (1,81 × 10 10 км) от Солнца. [37] Вопреки предсказаниям, данные «Вояджера-1» показывают, что магнитное поле галактики совпадает с магнитным полем Солнца. [38]
5 ноября 2018 года миссия «Вояджер-2» зафиксировала внезапное уменьшение потока ионов низкой энергии. В то же время увеличился уровень космических лучей. Это продемонстрировало, что космический аппарат пересек гелиопаузу на расстоянии 119 а.е. (1,78 × 10 10 км) от Солнца. В отличие от «Вояджера-1» , космический корабль «Вояджер-2» не обнаружил межзвездные потоковые трубки во время пересечения гелиооболочки. [39]
НАСА также удаленно собирало данные о гелиопаузе во время суборбитальной миссии SHIELDS в 2021 году. [40]
Гелиохвост
[ редактировать ]Гелиохвост — это хвост гелиосферы и, следовательно, хвост Солнечной системы. Его можно сравнить с хвостом кометы (однако хвост кометы при движении не тянется за ней, а всегда направлен в сторону от Солнца). Хвост — это область, где солнечный ветер замедляется и в конечном итоге покидает гелиосферу, медленно испаряясь из-за перезарядки. [41] По форме гелиохвост (недавно обнаруженный исследователем межзвездных границ НАСА – IBEX) напоминает четырехлистный клевер. [42] Частицы в хвосте не светятся, поэтому его нельзя увидеть обычными оптическими приборами. IBEX провел первые наблюдения гелиохвоста, измерив энергию «энергетических нейтральных атомов», нейтральных частиц, созданных в результате столкновений в пограничной зоне Солнечной системы. [42]
Было показано, что хвост содержит быстрые и медленные частицы; медленные частицы находятся сбоку, а быстрые частицы заключены в центре. Форма хвоста может быть связана с тем, что Солнце в последнее время посылает быстрые солнечные ветры возле своих полюсов и медленные солнечные ветры возле экватора. Хвост в форме клевера отходит дальше от Солнца, в результате чего заряженные частицы начинают менять ориентацию.
Данные Кассини и IBEX бросили вызов теории «гелиохвоста» в 2009 году. [12] [13] В июле 2013 года результаты IBEX выявили четырехлопастной хвост в гелиосфере Солнечной системы. [43]
Внешние конструкции
[ редактировать ]Гелиопауза — это последняя известная граница между гелиосферой и межзвездным пространством, заполненным материалом, особенно плазмой, не собственной звезды Земли, Солнца, а других звезд. [45] Несмотря на это, сразу за пределами гелиосферы (то есть «солнечного пузыря») существует переходная область, обнаруженная « Вояджером-1» . [46] Так же, как некоторое межзвездное давление было обнаружено еще в 2004 году, часть солнечного материала просачивается в межзвездную среду. [46] Считается, что гелиосфера находится в Местном межзвездном облаке внутри Местного пузыря , который представляет собой область в Рукаве Ориона Галактики Млечный Путь .
За пределами гелиосферы наблюдается сорокакратное увеличение плотности плазмы. [46] Также наблюдается радикальное сокращение обнаружения определенных типов частиц от Солнца и значительное увеличение количества галактических космических лучей. [47]
По состоянию на 2013 год поток межзвездной среды (ISM) в гелиосферу измерялся как минимум 11 различными космическими аппаратами. [48] К 2013 году возникли подозрения, что направление потока со временем изменилось. [48] Поток, исходящий с точки зрения Земли из созвездия Скорпиона, вероятно, изменил направление на несколько градусов с 1970-х годов. [48]
Водородная стена
[ редактировать ]Этот раздел необходимо обновить . ( январь 2019 г. ) |
По прогнозам, между головной ударной волной и гелиопаузой может находиться область горячего водорода, структура, называемая «водородной стеной». [49] Стена состоит из межзвездного материала, взаимодействующего с краем гелиосферы. В одной статье, опубликованной в 2013 году, изучалась концепция головной волны и водородной стенки. [50]
Другая гипотеза предполагает, что гелиопауза может быть меньше на той стороне Солнечной системы, которая обращена к орбитальному движению Солнца через галактику. Она также может меняться в зависимости от текущей скорости солнечного ветра и локальной плотности межзвездной среды. Известно, что она находится далеко за пределами орбиты Нептуна . Миссия космических кораблей «Вояджер-1» и «Вояджер -2» — найти и изучить завершающую ударную волну, гелиооболочку и гелиопаузу. Тем временем миссия IBEX пытается получить изображение гелиопаузы с околоземной орбиты в течение двух лет после запуска в 2008 году. Первоначальные результаты (октябрь 2009 г.) IBEX предполагают, что предыдущие предположения недостаточно учитывают истинную сложность гелиопаузы. [51]
В августе 2018 года долгосрочные исследования водородной стены космическим кораблем « Новые горизонты» подтвердили результаты, впервые обнаруженные в 1992 году двумя космическими кораблями «Вояджер» . [52] [53] Хотя водород обнаруживается с помощью дополнительного ультрафиолетового света (который может исходить из другого источника), обнаружение « Новыми горизонтами» подтверждает более ранние открытия «Вояджера» на гораздо более высоком уровне чувствительности. [54]
Лук шок
[ редактировать ]Долгое время предполагалось, что Солнце создает «ударную волну» во время своих путешествий в межзвездной среде. Это могло бы произойти, если бы межзвездная среда двигалась сверхзвуково «к» Солнцу, поскольку ее солнечный ветер сверхзвуково движется «от Солнца». Когда межзвездный ветер достигает гелиосферы, он замедляется и создает область турбулентности. Считалось, что головная ударная волна могла произойти примерно в 230 а.е. [16] но в 2012 году выяснилось, что его, вероятно, не существует. [15] Этот вывод стал результатом новых измерений: скорость LISM (местной межзвездной среды) относительно Солнца ранее была измерена Улиссом как 26,3 км/с , тогда как IBEX измерил ее на уровне 23,2 км/с. [55]
Это явление наблюдалось за пределами Солнечной системы, вокруг звезд, отличных от Солнца, с помощью ныне вышедшего на пенсию орбитального телескопа GALEX НАСА . Было показано, что красный гигант Мира в созвездии Кита имеет как хвост обломков выброса звезды, так и отчетливый толчок в направлении ее движения в космосе (со скоростью более 130 километров в секунду).
Методы наблюдения
[ редактировать ]Обнаружение космическим кораблем
[ редактировать ]Точное расстояние до гелиопаузы и ее форма до сих пор не определены. Межпланетные/межзвездные космические корабли, такие как «Пионер-10» , «Пионер-11» и «Новые горизонты», путешествуют через Солнечную систему и в конечном итоге пройдут через гелиопаузу. Связь с «Пионером 10» и «Пионером 11» потеряна.
Результаты Кассини
[ редактировать ](MIMI/INCA), гелиосфера имеет не кометную форму, а форму пузыря. Кассини Согласно данным ионной и нейтральной камеры а не столкновениями солнечного ветра с межзвездной средой. Карты INCA ( ENA ) предполагают, что взаимодействие в большей степени контролируется давлением частиц и плотностью энергии магнитного поля, [12] [57]
Результаты IBEX
[ редактировать ]Первоначальные данные Interstellar Boundary Explorer (IBEX), запущенного в октябре 2008 года, [58] обнаружил ранее непредсказуемую «очень узкую ленту, которая в два-три раза ярче всего остального на небе». [13] Первоначальные интерпретации предполагают, что «межзвездная среда оказывает гораздо большее влияние на структурирование гелиосферы, чем считалось ранее». [59] «Никто не знает, что создает ленту ENA (энергетически нейтральных атомов)…» [60]
«Результаты IBEX поистине замечательны! То, что мы видим на этих картах, не соответствует ни одной из предыдущих теоретических моделей этого региона. Ученым будет интересно просмотреть эти карты ( ENA ) и пересмотреть то, как мы понимаем нашу гелиосферу. и как оно взаимодействует с галактикой». [61] В октябре 2010 года на основе второй серии наблюдений IBEX через 6 месяцев в ленте были обнаружены значительные изменения. [62] Данные IBEX не подтвердили существование головной ударной волны. [15] но, согласно одному исследованию, может быть «дуговая волна». [50]
Локально
[ редактировать ]Примеры миссий, которые собирают или продолжают собирать данные, связанные с гелиосферой, включают:
- Исследователь солнечных аномальных и магнитосферных частиц
- Солнечная и гелиосферная обсерватория
- Обсерватория солнечной динамики
- СТЕРЕО
- Улисс Космический корабль
- Солнечный зонд Паркер
Во время полного затмения высокотемпературную корону легче наблюдать из солнечных обсерваторий Земли. Во время программы «Аполлон» солнечный ветер измерялся на Луне с помощью эксперимента по составу солнечного ветра . Некоторые примеры солнечных обсерваторий, базирующихся на поверхности Земли, включают солнечный телескоп МакМата – Пирса или более новый солнечный телескоп GREGOR , а также отремонтированную солнечную обсерваторию Big Bear .
История исследований
[ редактировать ]Гелиосфера – это область, находящаяся под влиянием Солнца; двумя основными компонентами, определяющими его край, являются гелиосферное магнитное поле и солнечный ветер от Солнца. Три основных участка от начала гелиосферы до ее края — это завершающая ударная волна, гелиооболочка и гелиопауза. Пять космических кораблей передали большую часть данных о своих самых дальних уголках, в том числе «Пионер-10» (1972–1997; данные до 67 а.е.), «Пионер-11» (1973–1995; 44 а.е.), «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (запущен в 1977 году, продолжается), и «Новые горизонты» (запущен в 2006 г.). тип частицы, называемый энергичным нейтральным атомом Также было замечено, что из его краев образовался (ENA).
За исключением областей вблизи препятствий, таких как планеты или кометы , в гелиосфере преобладает вещество, исходящее от Солнца, хотя космические лучи , быстродвижущиеся нейтральные атомы и космическая пыль могут проникать в гелиосферу извне. Зарождаясь на чрезвычайно горячей поверхности короны , частицы солнечного ветра достигают скорости убегания , устремляясь наружу со скоростью от 300 до 800 км/с (от 671 тысячи до 1,79 миллиона миль в час или от 1 до 2,9 миллиона км/ч). [63] Когда он начинает взаимодействовать с межзвездной средой , его скорость замедляется до полной остановки. Точка, в которой солнечный ветер становится медленнее скорости звука, называется завершающей ударной волной ; Солнечный ветер продолжает замедляться, проходя через гелиооболочку, ведущую к границе, называемой гелиопаузой , где давление межзвездной среды и солнечного ветра уравновешивается. Завершающий шок преодолел «Вояджер-1» в 2004 году. [33] и «Вояджер-2» в 2007 году. [5]
Считалось, что за гелиопаузой произошла головная ударная волна , но данные Interstellar Boundary Explorer показали, что скорость Солнца в межзвездной среде слишком мала для его формирования. [15] Это может быть более нежная «волна бантом». [50]
Данные «Вояджера» привели к новой теории о том, что гелиооболочка имеет «магнитные пузыри» и зону застоя. [28] [64] Кроме того, поступали сообщения о «области застоя» внутри гелиооболочки, начинающейся примерно с 113 а.е. (1,69 × 10 10 км; 1,05 × 10 10 миль), обнаруженный «Вояджером-1» в 2010 году. [28] Там скорость солнечного ветра падает до нуля, напряженность магнитного поля увеличивается в два раза, а количество электронов высоких энергий из галактики увеличивается в 100 раз. [28]
Начиная с мая 2012 г. по цене 120 а.е. (1,8 × 10 10 км; 1,1 × 10 10 миль), «Вояджер-1» обнаружил внезапное усиление космических лучей, очевидный признак приближения к гелиопаузе. [34] Летом 2013 года НАСА объявило, что «Вояджер-1» достиг межзвездного пространства 25 августа 2012 года. [36]
В декабре 2012 года НАСА объявило, что в конце августа 2012 года «Вояджер-1» находился на высоте около 122 а.е. (1,83 × 10 10 км; 1,13 × 10 10 миль) от Солнца, вошли в новую область, которую они назвали «магнитным шоссе», область, все еще находящуюся под влиянием Солнца, но с некоторыми существенными отличиями. [33]
«Пионер-10» был запущен в марте 1972 года и за 10 часов пролетел мимо Луны; в течение следующих 35 лет или около того эта миссия станет первой, в которой будет сделано множество первых открытий о природе гелиосферы, а также о влиянии на нее Юпитера. [65] «Пионер-10» был первым космическим кораблем, обнаружившим ионы натрия и алюминия в солнечном ветре, а также гелий во внутренней части Солнечной системы. [65] В ноябре 1972 года «Пионер-10» столкнулся с огромной (по сравнению с Землей) магнитосферой Юпитера и 17 раз вошел и вышел из нее и ее гелиосферы, составив карту ее взаимодействия с солнечным ветром. [65] «Пионер-10» предоставил научные данные до марта 1997 года, включая данные о солнечном ветре на расстоянии около 67 а.е. [66] С ним также контактировали в 2003 году, когда он находился на расстоянии 7,6 миллиардов миль от Земли (82 а.е.), но тогда никаких инструментальных данных о солнечном ветре не было получено. [67] [68]
17 февраля 1998 года «Вояджер-1» превзошел радиальное расстояние от Солнца «Пионер-10» на расстоянии 69,4 а.е., поскольку он двигался быстрее, набирая около 1,02 а.е. в год. [69] 18 июля 2023 года «Вояджер-2» обогнал «Пионер-10» и стал вторым по удаленности от Солнца искусственным объектом. [70] «Пионер-11» , запущенный через год после «Пионера-10» , передал те же данные, что и «Пионер», на расстояние 44,7 а.е. в 1995 году, когда эта миссия была завершена. [68] «Пионер-11» имел такой же набор инструментов, как и «Пионер-10», но также имел феррозондовый магнитометр. [69] Космические корабли «Пионер» и «Вояджер» двигались по разным траекториям и, таким образом, записывали данные о гелиосфере в разных направлениях от Солнца. [68] Данные, полученные с космических кораблей «Пионер» и «Вояджер», помогли подтвердить обнаружение водородной стены. [71]
«Вояджеры-1» и «Вояджеры -2» были запущены в 1977 году и работали непрерывно, по крайней мере, до конца 2010-х годов, столкнувшись с различными аспектами гелиосферы за пределами Плутона. [72] Считается, что в 2012 году «Вояджер -1» прошел гелиопаузу, а «Вояджер-2» сделал то же самое в 2018 году. [72] [73]
«Вояджеры-близнецы» — единственные искусственные объекты, вышедшие в межзвездное пространство. Однако, хотя они и покинули гелиосферу, они еще не покинули границу Солнечной системы, которая считается внешней границей Облака Оорта . [73] После прохождения гелиопаузы в ходе научного эксперимента по плазме «Вояджера-2 » (PLS) 5 ноября наблюдалось резкое снижение скорости частиц солнечного ветра, и с тех пор никаких признаков этого не наблюдалось. Три других прибора на борту, измеряющие космические лучи, заряженные частицы низкой энергии и магнитные поля, также зафиксировали переход. [74] Наблюдения дополняют данные миссии НАСА IBEX. НАСА также готовит дополнительную миссию — Межзвездное картографирование и зонд ускорения ( IMAP ), которая должна быть запущена в 2025 году, чтобы извлечь выгоду из наблюдений «Вояджера » . [73]
Хронология разведки и обнаружения
[ редактировать ]- 1904: Астрономы, используя Большой Потсдамский рефрактор со спектрографом, находят доказательства существования межзвездной среды во время наблюдения за двойной звездой Минтака в Орионе . [75]
- Январь 1959 года: «Луна-1» становится первым космическим кораблем, наблюдающим солнечный ветер. [76]
- 1962: «Маринер-2» обнаруживает солнечный ветер. [77]
- 1972–1973: «Пионер-10» становится первым космическим кораблем, исследовавшим гелиосферу за пределами Марса, пролетая мимо Юпитера 4 декабря 1973 года и продолжая передавать данные о солнечном ветре на расстояние 67 а.е. [68]
- Февраль 1992 г.: Пролетев мимо Юпитера, космический корабль «Улисс» становится первым, исследовавшим средние и высокие широты гелиосферы. [78]
- 1992: Зонды «Пионер» и «Вояджер» обнаружили излучение Ly-α, резонансно рассеянное гелиосферным водородом. [71]
- 2004: «Вояджер-1» становится первым космическим кораблем, достигшим завершающей ударной волны. [33]
- 2005: Наблюдения SOHO за солнечным ветром показывают, что форма гелиосферы не осесимметрична , а искажена, весьма вероятно, под действием местного галактического магнитного поля. [79]
- 2009: Ученые проекта IBEX обнаруживают и наносят на карту лентообразную область интенсивного излучения нейтральных атомов . Считается, что эти нейтральные атомы происходят из гелиопаузы. [13]
- Октябрь 2009 г.: гелиосфера может иметь форму пузыря, а не кометы. [12]
- Октябрь 2010 г.: на основе второй серии наблюдений IBEX через шесть месяцев были обнаружены значительные изменения в ленте. [62]
- Май 2012 г.: данные IBEX предполагают, что «шока» от носовой части, вероятно, не существует. [15]
- Июнь 2012 г.: В 119 а.е. «Вояджер-1» обнаружил увеличение количества космических лучей. [34]
- 25 августа 2012 г.: «Вояджер-1» пересекает гелиопаузу, став первым искусственным объектом, покинувшим гелиосферу. [3]
- Август 2018 года: долгосрочные исследования водородной стены космическим кораблем « Новые горизонты» подтвердили результаты, впервые обнаруженные в 1992 году двумя космическими кораблями «Вояджер» . [52] [53]
- 5 ноября 2018 г.: «Вояджер-2» пересекает гелиопаузу и покидает гелиосферу. [4]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гейл Марта (1 апреля 2013 г.). «Гелиосфера Солнца» .
- ^ Александр Дж. Десслер (февраль 1967 г.). «Солнечный ветер и межпланетное магнитное поле». Обзоры по геофизике и космической физике . 5 (1): 1–41. Бибкод : 1967РвГСП...5....1Д . дои : 10.1029/RG005i001p00001 .
- ^ Jump up to: а б с «Космический корабль НАСА отправляется в историческое путешествие в межзвездное пространство» . НАСА . 12 сентября 2013 года . Проверено 8 марта 2016 г.
- ^ Jump up to: а б «Зонд НАСА «Вояджер-2» вошел в межзвездное пространство» . Лаборатория реактивного движения НАСА . 10 декабря 2018 года . Проверено 14 декабря 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с «Вояджер-2 доказывает, что Солнечная система раздавлена» . НАСА . 10 декабря 2007 г. Архивировано из оригинала 25 ноября 2021 г. Проверено 8 марта 2016 г.
- ^ Дж. Мэтсон (27 июня 2013 г.). «Вояджер-1 предоставил удивительные данные о неизведанной области глубокого космоса» . Научный американец . Проверено 8 марта 2016 г.
- ^ Офер, Мерав; Леб, Авраам; Дрейк, Джеймс; Тот, Габор (1 июля 2020 г.). «Маленькая и круглая гелиосфера, предложенная магнитогидродинамическим моделированием ионов-подхватов» . Природная астрономия . 4 (7): 675–683. arXiv : 1808.06611 . Бибкод : 2020НатАс...4..675О . дои : 10.1038/s41550-020-1036-0 . ISSN 2397-3366 . S2CID 216241125 .
- ^ Жан, Селия; Райх, Аарон (9 августа 2020 г.). «Гелиосфера Солнечной системы может иметь форму круассана – исследование» . «Джерузалем Пост» | JPost.com . Проверено 17 декабря 2021 г.
- ^ Кроули, Джеймс (11 августа 2020 г.). «НАСА говорит, что мы все живем внутри гигантского «сдутого круассана», да, действительно» . Newsweek . Проверено 17 декабря 2021 г.
- ^ Оуэнс, Мэтью Дж.; Форсайт, Роберт Дж. (28 ноября 2013 г.). «Гелиосферное магнитное поле» . Живые обзоры по солнечной физике . 10 (1): 5. Бибкод : 2013LRSP...10....5O . дои : 10.12942/lrsp-2013-5 . ISSN 1614-4961 .
- ^ Мурсула, К.; Хилтула, Т. (2003). «Стыдливая балерина: гелиосферный токовый слой сместился на юг» . Письма о геофизических исследованиях . 30 (22): 2135. Бибкод : 2003GeoRL..30.2135M . дои : 10.1029/2003GL018201 .
- ^ Jump up to: а б с д и Университет Джонса Хопкинса (18 октября 2009 г.). «Новый взгляд на гелиосферу: Кассини помогает изменить форму Солнечной системы» . ScienceDaily . Проверено 8 марта 2016 г.
- ^ Jump up to: а б с д и «Первые карты IBEX показывают удивительные взаимодействия, происходящие на краю Солнечной системы» . 16 октября 2009 года . Проверено 8 марта 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Зелл, Холли (7 июня 2013 г.). «Большой сюрприз с края Солнечной системы» . Архивировано из оригинала 17 июня 2016 года . Проверено 10 июня 2011 г.
- ^ Jump up to: а б с д и «Новые данные Interstellar Boundary Explorer показывают, что давно предполагаемой головной ударной волны гелиосферы не существует» . Физика.орг . 10 мая 2012 года . Проверено 8 марта 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Немиров Р.; Боннелл, Дж., ред. (24 июня 2002 г.). «Гелиосфера и гелиопауза Солнца» . Астрономическая картина дня . НАСА . Проверено 8 марта 2016 г.
- ^ «Прибор MIT находит сюрпризы на краю Солнечной системы» . Массачусетский технологический институт. 10 декабря 2007 года . Проверено 20 августа 2010 г.
- ^ Штайгервальд, Билл (24 мая 2005 г.). «Вояджер выходит на последний рубеж Солнечной системы» . Американское астрономическое общество. Архивировано из оригинала 16 мая 2020 года . Проверено 25 мая 2007 г.
- ^ «Вояджер-2 доказывает, что Солнечная система раздавлена» . Лаборатория реактивного движения . 10 декабря 2007 г. Архивировано из оригинала 13 декабря 2007 г. Проверено 25 мая 2007 г.
- ^ Дональд А. Гернетт (1 июня 2005 г.). «Шок от завершения «Вояджера»» . Кафедра физики и астрономии (Университет Айовы) . Проверено 6 февраля 2008 г.
- ^ Селеста Бивер (25 мая 2005 г.). «Вояджер-1 достиг края Солнечной системы» . Новый учёный . Проверено 6 февраля 2008 г.
- ^ Дэвид Сига (10 декабря 2007 г.). «Зонд «Вояджер-2» достиг границы Солнечной системы» . Новый учёный . Проверено 6 февраля 2008 г.
- ^ Тан, Кер (24 мая 2006 г.). «Вояджер-2 обнаружил край Солнечной системы» . CNN . Проверено 25 мая 2007 г.
- ^ JPL.NASA.GOV. «Вояджер – Межзвездная миссия» . Архивировано из оригинала 8 июля 2013 года.
- ^ Брандт, Понт (27 февраля – 2 марта 2007 г.). «Изображение границы гелиосферы» (PDF) . Семинар Консультативного совета НАСА по науке, связанной с архитектурой исследования Луны: официальные документы . Темпе, Аризона: Институт Луны и планет . Проверено 25 мая 2007 г.
- ^ Кук, Дж.-Р. (9 июня 2011 г.). «Зонды НАСА предполагают, что на краю Солнечной системы находятся магнитные пузыри» . НАСА/Лаборатория реактивного движения . Проверено 10 июня 2011 г.
- ^ Рэйл, А. Дж. (12 июня 2011 г.). «Вояджер обнаруживает возможное море огромных турбулентных магнитных пузырей на краю Солнечной системы» . Планетарное общество . Архивировано из оригинала 16 июня 2011 года . Проверено 13 июня 2011 г.
- ^ Jump up to: а б с д Зелл, Холли (5 декабря 2011 г.). «Вояджер НАСА достиг нового региона на краю Солнечной системы» . НАСА. Архивировано из оригинала 8 марта 2015 года . Проверено 5 сентября 2018 г.
- ^ Амос, Джонатан (14 декабря 2010 г.). «Вояджер на краю Солнечной системы» . Новости Би-би-си . Проверено 10 декабря 2010 г.
- ^ Jump up to: а б «Космический корабль НАСА «Вояджер-1» приближается к краю Солнечной системы» . Space.Com . 13 декабря 2010 года . Проверено 15 декабря 2010 г.
- ^ Брамфилд, Г. (15 июня 2011 г.). «Вояджер на краю: космический корабль неожиданно обретает спокойствие на границе солнечного пузыря». Природа . дои : 10.1038/news.2011.370 .
- ^ Кримигис, С.М.; Рулоф, ЕС; Декер, РБ; Хилл, Мэн (16 июня 2011 г.). «Нулевая скорость внешнего потока плазмы в переходном слое гелиооболочки». Природа . 474 (7351): 359–361. Бибкод : 2011Natur.474..359K . дои : 10.1038/nature10115 . ПМИД 21677754 . S2CID 4345662 .
- ^ Jump up to: а б с д «Вояджер-1 НАСА обнаружил новую область в глубоком космосе» . Лаборатория реактивного движения .
- ^ Jump up to: а б с д «НАСА - Данные космического корабля НАСА «Вояджер-1» указывают на межзвездное будущее» . НАСА. 14 июня 2012 года. Архивировано из оригинала 17 июня 2012 года . Проверено 5 сентября 2018 г.
- ^ «Зоны «Вояджер» покинут Солнечную систему к 2016 году» . NBCnews . 30 апреля 2011 года . Проверено 8 марта 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Грейсиус, Тони (5 мая 2015 г.). «Космический корабль НАСА отправляется в историческое путешествие в межзвездное пространство» . Архивировано из оригинала 11 июня 2020 года . Проверено 12 сентября 2013 г.
- ^ Коуэн, Р. (2013). «Вояджер-1 достиг межзвездного пространства» . Природа . дои : 10.1038/nature.2013.13735 . S2CID 123728719 .
- ^ Вергано, Дэн (14 сентября 2013 г.). «Вояджер-1 покидает Солнечную систему, подтверждает НАСА» . Нэшнл Географик. Архивировано из оригинала 13 сентября 2013 года . Проверено 9 февраля 2015 г.
- ^ Стоун, ЕС; Каммингс, AC; Хейккила, Британская Колумбия; Лал, Нанд (2019). «Измерения космических лучей с корабля «Вояджер-2», когда он перешел в межзвездное пространство». Природная астрономия . 3 (11): 1013–1018. Бибкод : 2019НатАс...3.1013С . дои : 10.1038/s41550-019-0928-3 . S2CID 209962964 .
- ^ Хэтфилд, Майлз (15 апреля 2021 г.). «ЩИТЫ вверх! Ракета НАСА обследует лобовое стекло нашей Солнечной системы» . НАСА . Проверено 18 декабря 2021 г.
Черная зондирующая ракета НАСА Brant IX доставила полезную нагрузку на апогей в 177 миль, а затем спустилась на парашюте и приземлилась в Уайт-Сэндс. Предварительные данные показывают, что системы автомобиля работали согласно плану и данные были получены.
- ^ «Неожиданная структура гелиохвоста» , Астробиология . 12 июля 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Коул, Стив. «Спутник НАСА впервые показал хвост Солнечной системы». Архивировано 23 января 2021 года на Wayback Machine. Выпуск новостей НАСА 12-211, 10 июля 2013 года.
- ^ Зелл, Холли (6 марта 2015 г.). «IBEX впервые представил хвост Солнечной системы» . Архивировано из оригинала 9 сентября 2018 года . Проверено 11 июля 2013 г.
- ^ «НАСА – СТЕРЕО создает первые изображения невидимой границы Солнечной системы» .
- ^ Грейсиус, Тони (11 сентября 2013 г.). «Глоссарий Вояджера» . Архивировано из оригинала 11 марта 2023 года . Проверено 17 сентября 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с Грейсиус, Тони (5 мая 2015 г.). «Космический корабль НАСА отправляется в историческое путешествие в межзвездное пространство» . Архивировано из оригинала 11 июня 2020 года . Проверено 12 сентября 2013 г.
- ^ «Как мы узнаем, когда «Вояджер» достигнет межзвездного пространства?» . Лаборатория реактивного движения .
- ^ Jump up to: а б с Зелл, Холли (6 марта 2015 г.). «Межзвездный ветер изменил направление за 40 лет» . Архивировано из оригинала 1 августа 2023 года . Проверено 12 сентября 2013 г.
- ^ Вуд, Бельгия; Александр, WR; Лински, Дж. Л. (13 июля 2006 г.). «Свойства местной межзвездной среды и взаимодействие звездных ветров эпсилон Инди и лямбда Андромеды с межзвездной средой» . Американское астрономическое общество. Архивировано из оригинала 14 июня 2000 года . Проверено 25 мая 2007 г.
- ^ Jump up to: а б с Занк, врач общей практики; Херихейзен, Дж.; Вуд, Бельгия; Погорелов Н.В.; Цирнштейн, Э.; МакКомас, диджей (1 января 2013 г.). «Структура гелиосферы: головная волна и водородная стена» . Астрофизический журнал . 763 (1): 20. Бибкод : 2013ApJ...763...20Z . дои : 10.1088/0004-637X/763/1/20 .
- ^ Палмер, Джейсон (15 октября 2009 г.). «Статья BBC News» . Проверено 4 мая 2010 г.
- ^ Jump up to: а б Гладстон, Дж. Рэндалл; Прайор, WR; Стерн, С. Алан; Эннико, Кимберли; и др. (7 августа 2018 г.). «Фон неба Лайман-α, наблюдаемый аппаратом New Horizons». Письма о геофизических исследованиях . 45 (16): 8022–8028. arXiv : 1808.00400 . Бибкод : 2018GeoRL..45.8022G . дои : 10.1029/2018GL078808 . S2CID 119395450 .
- ^ Jump up to: а б Летцтер, Рафи (9 августа 2018 г.). «НАСА обнаружило огромную светящуюся «водородную стену» на краю нашей Солнечной системы» . Живая наука . Проверено 10 августа 2018 г.
- ^ «НАСА обнаружило огромную светящуюся «водородную стену» на краю нашей Солнечной системы» . Живая наука . Проверено 12 октября 2018 г.
- ^ «Никаких потрясений для этого лука: IBEX говорит, что мы неправы» . 14 мая 2012 года. Архивировано из оригинала 17 декабря 2012 года . Проверено 4 декабря 2012 г.
- ^ «Пионер H, Исследование миссии Юпитера Свингби за пределами эклиптики» (PDF) . 20 августа 1971 года . Проверено 2 мая 2012 г.
- ^ НАСА – фотожурнал (15 октября 2009 г.). «Пузырь нашей Солнечной системы» . Проверено 8 марта 2016 г.
- ^ «IBEX – Наука НАСА» . science.nasa.gov . Проверено 17 января 2024 г.
- ^ 15 октября 2009 г. Объявление команды IBEX на http://ibex.swri.edu/.
- ^ Керр, Ричард А. (2009). «Связывание Солнечной системы лентой заряженных частиц» . Наука . 326 (5951): 350–351. дои : 10.1126/science.326_350a . ПМИД 19833930 .
- ^ Дэйв МакКомас, главный исследователь IBEX, http://ibex.swri.edu/
- ^ Jump up to: а б «Постоянно меняющийся край Солнечной системы» . 2 октября 2010 г. Архивировано из оригинала 6 февраля 2019 г.
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ «НАСА/Физика Солнца Маршалла» . Solarscience.msfc.nasa.gov .
- ^ «НАСА – Вояджер – Условия на краю Солнечной системы» . НАСА. 9 июня 2011 г. Архивировано из оригинала 23 декабря 2018 г. Проверено 5 сентября 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с «Пионер-10: первый зонд, покинувший внутреннюю часть Солнечной системы, и предшественник Юноны» . www.NASASpaceFlight.com . 15 июля 2017 года . Проверено 12 октября 2018 г.
- ^ «НАСА – Пионер-10 и Пионер-11» . www.nasa.gov . Архивировано из оригинала 29 апреля 2017 года . Проверено 12 октября 2018 г.
- ^ «НАСА – космический корабль «Пионер-10» посылает последний сигнал» . www.nasa.gov . Архивировано из оригинала 12 января 2005 года . Проверено 12 октября 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с д «Пионер 10–11» . www.astronautix.com . Архивировано из оригинала 20 августа 2016 года . Проверено 12 октября 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Администратор контента НАСА (3 марта 2015 г.). «Пионерские миссии» . НАСА . Архивировано из оригинала 29 июня 2011 года . Проверено 12 октября 2018 г.
- ^ «Вояджер-1 покинул Солнечную систему. Сможем ли мы когда-нибудь его догнать?» . 23 мая 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Томас, Холл, Дойл (1992). «Ультрафиолетовое резонансное излучение и строение гелиосферы» . Репозиторий Университета Аризоны . Бибкод : 1992PhDT........12H .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б «Вояджер-2 приближается к межзвездному пространству» . Небо и телескоп . 10 октября 2018 г. Проверено 12 октября 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с Поттер, Шон (9 декабря 2018 г.). «Зонд НАСА «Вояджер-2» вошел в межзвездное пространство» . НАСА . Проверено 2 ноября 2019 г.
- ^ «Вояджер-2» пересекает границу Солнца и движется в межзвездное пространство . Астрономия сейчас. Выпуск 10 декабря 2018 г. Проверено 10 декабря 2018 г.
- ^ Канипе, Джефф (27 января 2011 г.). Космическая связь: как астрономические события влияют на жизнь на Земле . Книги Прометея. стр. 154–155. ISBN 9781591028826 .
- ^ «Луна 1» . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 15 декабря 2018 г.
- ^ «50 лет: «Маринер-2», миссия на Венеру – Лаборатория реактивного движения НАСА» . www.jpl.nasa.gov . Архивировано из оригинала 17 мая 2017 года . Проверено 6 ноября 2019 г.
- ^ «Информационный бюллетень» . Европейское космическое агентство . 15 марта 2013 года . Проверено 15 декабря 2018 г.
- ^ Лаллемент, Р.; Кемере, Э.; Берто, JL; Феррон, С.; Кутрумпа, Д.; Пеллинен, Р. (март 2005 г.). «Отклонение межзвездного потока нейтрального водорода через гелиосферную границу». Наука . 307 (5714): 1447–1449. (Домашняя страница Sci). Бибкод : 2005Sci...307.1447L . дои : 10.1126/science.1107953 . ПМИД 15746421 . S2CID 36260574 .
Источники
[ редактировать ]- «Гелиопауза, кажется, составляет 23 миллиарда километров» . Вселенная сегодня. 9 декабря 2003 года . Проверено 8 августа 2007 г.
- «Космические зонды выявили форму пули Солнечной системы» . Журнал КОСМОС. 11 мая 2007 года. Архивировано из оригинала 13 мая 2007 года . Проверено 12 мая 2007 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Швадрон, Северная Каролина; и др. (6 сентября 2011 г.). «Влияет ли космическая среда на экосферу?». Эос . 92 (36): 297–301. Бибкод : 2011EOSTr..92..297S . дои : 10.1029/2011eo360001 .
- Вселенная сегодня: как на самом деле выглядит Солнечная система