Гелиопауза: все, что вам нужно знать

Здравствуйте, уважаемые друзья!

В этой статье поговорим о гелиопаузе и о том что вам нужно о ней знать.

Наша Солнечная система заключена в пузыреобразную структуру, известную как гелиосфера, а граница этой области называется гелиопаузой.

За этой границей начинается межзвездное пространство.

Интересные факты о гелиопаузе

• Частицы солнечного ветра разлетаются от Солнца со скоростью от 300 до 800 км/с или от 671 тысячи до 1,79 миллиона миль в час. Этот постоянный выброс солнечной плазмы создает пузырчатую структуру вокруг Солнечной системы, называемую гелиосферой;
• Межзвездное пространство – это пространство между звездами. Наше Солнце вместе со своей гелиосферой движется через межзвездную среду (МЗС). Граница между гелиосферой и межзвездной средой называется гелиопаузой;
• Гелиопауза — это край Солнечной системы, основанный на влиянии магнитного поля Солнца и солнечного ветра. Однако это всего лишь один тип границ в Солнечной системе;
• Термин «гелиосфера» был введен ученым-космонавтом Александром Дж. Десслером (Alexander J. Dessler). Гелиофизика, или изучение гелиосферы, включает изучение космического климата и космической погоды;
• 25 августа 2012 года «Вояджер-1» стал первым космическим кораблем, пересекшим гелиопаузу и вошедшим в межзвездное пространство. «Вояджер-2» последовал за ним в 2018 году. Это единственные два искусственных космических корабля, которые еще не достигли межзвездного пространства. Тем не менее, важно отметить, что они все еще находятся внутри Солнечной системы;
• Облако Оорта, состоящее из ледяных планетезималей, является космографической границей Солнечной системы. Оно расположено далеко за гелиопаузой и находится в межзвездном пространстве. «Вояджер-1» войдет в это облако примерно через 300 лет и выйдет примерно через 30 000 лет. Когда он, наконец, выйдет, он окажется за пределами Солнечной системы и окажется ближе к другой звезде.

Что такое гелиосфера?

Изучение гелиосферы поможет нам лучше понять, что такое гелиопауза.

Гелиосфера представляет собой пузыреобразную структуру, которая окружает Солнечную систему при ее движении в межзвездной среде.

Она формируется постоянным потоком солнечного ветра, толкающего межзвездное пространство или пространство между звездами в галактике.

Ветер и магнитное поле Солнца преобладают и существенно влияют на этот регион.

Гелиосфера окружает Солнечную систему и простирается далеко за пределы орбит восьми планет и даже за область Плутона.

Эта пузыреобразная область защищает нашу Солнечную систему от космического ионизирующего излучения.

Гелиосфера имеет разные особенности, это:

• Терминальный Шок;
• Гелиооболочка;
• Гелиопауза;
• Ударная волна.

Особенности гелиосферы

Некоторые люди считают, что космическое пространство — это пустое пространство.

Однако это не так.

Материал между звездами в нашей галактике Млечный Путь называется межзвездной средой (МЗС).

МЗС состоит в основном из водорода и гелия (около 99%), с некоторыми следовыми количествами более тяжелых элементов, таких как углерод и кислород.

Межзвездная пыль составляет около 1% ее.

В основном Солнце движется относительно местной межзвездной среды.

Излучения Солнца посылают заряженные частицы наружу, называемые солнечным ветром.

Он состоит в основном из электронов и протонов.

Этот поток частиц разносится на миллиарды километров от Солнца со средней скоростью от 300 до 700 километров в секунду или от 700 000 до 1 500 000 миль в час.

Терминальный Шок

Солнечный ветер сильнее вокруг Солнца, но он начинает терять скорость по мере того, как он уходит дальше, когда достигает конечного толчка.

В этот момент солнечный ветер резко замедляется, так как на него начинает воздействовать межзвездная среда.

Гелиооболочка

Область между терминальным шоком и гелиопаузой называется гелиосферой.

Это похоже на переходную область, в которой солнечный ветер движется медленнее скорости света.

В результате солнечные частицы накапливаются и сжимаются, делая солнечный ветер более плотным и горячим.

Нейтральные атомы в этой области образуют “ленточную” структуру, которая, вероятно, вызвана частицами солнечного ветра, посылаемыми обратно в солнечную систему межзвездной средой.

Гелиопауза

Область за гелиооболочкой называется гелиопаузой.

Считается, что в этой области солнечный ветер недостаточно силен, чтобы противостоять межзвездному ветру, создавая баланс давления между ними.

Этот баланс заставляет солнечный ветер отклоняться и возвращаться, создавая на своем пути «гелиохвост» — точно так же, как выглядят кометы.

Спутник NASA «Interstellar Boundary Explorer» (IBEX), находящийся на орбите Земли, обнаружил, что форма гелиохвоста больше похожа на четырехлистный клевер.

Результат четырехлепесткового хвоста был опубликован в 2013 году.

Ударная волна

Еще одна особенность, называемая носовой ударной волной, находится перед гелиосферой.

Она формируется, когда плазма солнечного ветра сталкивается с межзвездным ветром, точно так же, как образуются волны, когда корабль бороздит океан.

Как далеко гелиосфера от Солнца?

Считается, что ближайшая граница гелиосферы находится на расстоянии от 90 до 100 а. е.

Это означает, что она простирается почти в три раза дальше Плутона и примерно в два раза дальше внутренней части пояса Койпера от Солнца.

Что такое гелиопауза?

Гелиопауза – это край гелиосферы.

Есть две вещи, которые определяют эту границу: влияние магнитного поля Солнца и солнечного ветра.

Солнечный ветер — это флюид, плазма заряженных частиц или ионов, которые покидают поверхность Солнца и постоянно устремляются наружу.

Из-за этого гелиосфера также имеет флюидную форму, на которую влияют изменения солнечного ветра.

Например, изменения давления солнечного ветра влияют на гелиосферу и ее границы, особенно в течение 11-летнего солнечного цикла.

Примером этого был глубокий солнечный минимум в 2009 году, когда была наименьшая солнечная активность и был обнаружен очень высокий уровень космических лучей.

В результате этих изменений со временем также меняются расстояние и форма гелиопаузы.

Хотя считается, что гелиосфера имеет форму кометы, наблюдения 2009 года показывают, что она более сферическая и больше похожа на пузырь.

Это открытие также позволило изменить наше понимание природы гелиопаузы.

Есть несколько факторов, которые указывают, когда космический корабль пересек гелиопаузу.

Одна из них заключается в том, что температура частиц солнечного ветра значительно падает, а количество галактических космических лучей увеличивается.

Эти изменения наблюдались в 2012 году, когда «Вояджер-1» приближался к гелиопаузе.

В мае 2012 года космический аппарат зафиксировал быстрое увеличение количества космических лучей, тогда как с августа по октябрь того же года наблюдалось значительное уменьшение количества солнечных частиц.

В 2013 году НАСА объявило, что «Вояджер-1» уже пересек гелиопаузу 25 августа 2012 года.

Как определить гелиопаузу?

Гелиопауза – это граница, на которой солнечная плазма находится в равновесии с межзвездной плазмой.

Мы можем думать о ней как о границе Солнечной системы с точки зрения влияния солнечного ветра и солнечного магнитного поля.

Другой границей, определяющей край Солнечной системы, является Облако Оорта.

Оно находится за гелиопаузой и уже находится в межзвездном пространстве.

Эта теоретическая область указывает космографическую границу Солнечной системы.

Гелиопауза расположена примерно в 123 а. е. от Солнца или в 123 раза больше расстояния между Солнцем и Землей.

Это расстояние равно примерно 18 миллиардам километров или 11 миллиардам миль.

Для сравнения, самая дальняя планета, Нептун, находится в 30 астрономических единицах от Солнца, а карликовая планета Плутон — в 39 астрономических единицах.

Гелиопауза имеет флюидную форму и находится под влиянием активности Солнца, когда оно движется в пространстве.

По словам Ричарда Марсдена (Richard Marsden), ученого проекта «Ulysses» Европейского космического агентства (ЕКА), «расстояние гелиопаузы от Солнца меняется по мере того, как гелиосфера вдыхает и выдыхает в масштабе времени солнечного цикла».

Открытие гелиопаузы

Местоположение гелиопаузы было обнаружено, когда космические аппараты НАСА «Вояджер-1» и «Вояджер-2» пересекли ее в 2012 и 2018 годах соответственно.

Эта граница была определена, когда «Вояджеры» обнаружили значительное уменьшение плазмы солнечного ветра и увеличение количества галактических космических частиц.

Много лет назад, в 1992 году, первые признаки этой границы были обнаружены в мощных радиосигналах.

По словам доктора Дона Гернетта (Don Gurnett), исследователя подсистемы плазменных волн «Вояджера», сигналы создаются при взаимодействии солнечной плазмы с межзвездным газом.

Их идея была окончательно подтверждена, когда «Вояджеры» достигли рубежа примерно 20 лет спустя.

Еще одно важное открытие, сделанное миссией «Вояджер», заключается в том, что межзвездное магнитное поле на самом деле выровнено с магнитным полем Солнца.

«Вояджер-1» и «Вояджер-2» в межзвездном пространстве

Космические аппараты-близнецы «Вояджер-1» и «Вояджер-2» вошли в историю как первые искусственные космические корабли, когда-либо пересекавшие гелиопаузу.

Сейчас они путешествуют через межзвездную среду.

«Вояджер-1» стартовал 5 сентября 1977 года, а «Вояджер-2» последовал за ним через 16 дней.

Эти двое работают уже более 40 лет.

По данным НАСА и JPL, по состоянию на январь 2022 года «Вояджер-1» уже находится на расстоянии 155,8 а. е. от Солнца.

Это самый удаленный от Земли искусственный объект.

По состоянию на февраль того же года «Вояджер-2» находился примерно в 130 а. е. от Солнца.

Эти два космических корабля выходят из Солнечной системы в разных направлениях, что помогло нам понять внешние части Солнечной системы.

Пересекая

В 2004 году «Вояджер-1» пересек конечную ударную волну на расстоянии 94 астрономических единицы (а. е.).

«Вояджер-2» последовал его примеру и пересек ее в 2007 году с меньшим расстоянием в 84 а. е. Это может означать, что гелиосфера имеет неправильный размер и форму.

Одна теория состоит в том, что это должно быть вызвано изменениями на Солнце во время солнечного цикла.

«Вояджер-1» пересек гелиопаузу и вышел в межзвездное пространство в 2012 году, а «Вояджер-2» также достиг рубежа в 2018 году.

Эти два космических корабля покинули гелиосферу, но все еще находятся в Солнечной системе.

Им еще предстоит пересечь большое Облако Оорта — внешний край нашей Солнечной системы.

Пять космических аппаратов достигли скорости убегания от Солнца и теперь покидают Солнечную систему.

После «Вояджера-1» и «Вояджера-2» идут «Пионер-10», «Пионер-11» и «Новые горизонты».

«Вояджеры» и космические корабли «Новые горизонты» до сих пор посылают сигналы на Землю по радиосвязи.

Однако космический корабль «Пионер» уже находится в заброшенном состоянии.

Зонд «New Horizons», первый космический корабль, исследовавший Плутон, по прогнозам, пересечет гелиосферу и войдет в межзвездное пространство примерно в 2040-х годах.

Одна из самых известных особенностей космического корабля «Вояджер» — «Золотые рекорды».

Это идентичные грампластинки, которые были на борту двойных зондов.

Записи подобны капсулам времени, которые содержат изображения и звуки, изображающие жизнь на Земле.

Если его найдут другие формы жизни во Вселенной, это даст им представление о том, на что похожа Земля.

Как «Вояджер-2» прошел через гелиопаузу с температурой 89 000°F?

Вояджер-2 столкнулся с повышением температуры и галактическими космическими лучами, когда он пересек гелиопаузу в 2018 году.

Ученые предсказывали это повышение, но температура плазмы резко возросла, как только зонд достиг межзвездного пространства.

Было зарегистрировано от 53 000 до 89 000 градусов по Фаренгейту или от 30 000 до 50 000 градусов по Кельвину.

Такая «стена огня» называется очень локальной межзвездной средой (Very Local Interstellar Medium — VLISM).

До «Вояджера-2» предсказывалось, что температура в этой области будет составлять от 15 000 до 30 000 К.

Хотя, безусловно, произошло значительное повышение температуры, плотность плазмы на самом деле низкая.

И благодаря этому зонд «Вояджер-2» смог без проблем пройти сквозь него.

Высокая температура указывала на тепло, содержащееся в отдельных частицах, а не на общую тепловую энергию в регионе.

Поскольку это среда с низкой плотностью, молекулы находятся очень далеко друг от друга и, следовательно, имеют низкую тепловую массу.

В результате космический корабль «Вояджер-2» смог легко пройти через гелиопаузу.

Что находится за гелиопаузой?

Межзвездное пространство (the interstellar space) лежит за гелиопаузой.

«Inter» означает «между», а «stellar» означает, что он имеет какое-то отношение к звездам.

Облако Оорта находится в этом регионе.

Межзвездное пространство начинается за пределами гелиопаузы.

Это пространство между звездами в галактике — и оно совсем не пустое.

Около 70% межзвездного пространства состоит из водорода и 28% из гелия.

Остальные 2% составляют более тяжелые газы и межзвездный газ.

Хотя межзвездное пространство не пусто, оно на самом деле близко к вакууму.

В среднем он имеет только примерно 1 атом на кубический сантиметр.

Для сравнения, кубический сантиметр воздуха на Земле на уровне моря состоит из 30 000 000 000 000 000 000 молекул.

Материал, из которого состоит межзвездное пространство, очень разбросан.

Однако некоторые его участки имеют большую плотность, чем другие.

Эти более толстые части межзвездной среды и есть то, что мы называем молекулярными облаками.

Именно здесь формируются звезды, из-за чего их еще называют звездными яслями.

Считается, что каждая вторая звезда также имеет свои гелиосферы или защитные пузыри.

Эти пузырьки не образуют твердых границ и не являются полностью непроницаемыми.

С учетом сказанного, звездные частицы могут выходить через края этих гелиосфер, добавляя вещества в межзвездную среду.

Где находится облако Оорта по сравнению с гелиопаузой?

Облако Оорта находится за гелиопаузой.

Оно уже находится в межзвездной среде.

Гелиопауза расположена в 123 а. е. от Солнца, в то время как Облако Оорта, как полагают, находится на расстоянии от 2 000 до 200 000 а. е. от Солнца.

Облако Оорта — это теоретическое облако, которое, как считается, состоит из ледяных планетезималей.

Считается, что это место происхождения долгопериодических комет.

Один из самых интересных объектов в астрофизике, это облако считается космографической границей нашей Солнечной системы.

Облако Оорта состоит из двух областей.

Считается, что внутренняя часть имеет форму диска, а внешняя область представляет собой сферическое облако.

Из-за большого расстояния внешнее Облако Оорта уже слабо связано с Солнечной системой.

На него уже влияет гравитация проходящих звезд и галактики Млечный Путь.

Поскольку оно часто растягивается и возмущается внешними силами, ледяные объекты в облаке могут смещаться со своих орбит.

В результате они попадают внутрь Солнечной системы как долгопериодические кометы.

Это событие также может привести к выбросу объектов за пределы Солнечной системы.

Точно так же он также может захватывать объекты за пределами Солнечной системы.

«Вояджеры» уже прошли гелиопаузу, но ни один искусственный космический корабль еще не достиг и не пересек Облако Оорта.

Даже если «Вояджер-1» лидирует в удалении от Солнца, ему потребуется еще 300 лет, чтобы войти во внутреннюю часть Облака Оорта.

Он покинет это облако через 30 000 лет.

Если у вас остались вопросы или вы хотите оставить комментарий по этой статье - напишите его в разделе комментариев ниже.

До скорых встреч! Заходите!

Похожие записи

Облако Оорта — источник долгопериодических комет

Факты о карликовых планетах

Наша солнечная система потрясает: вот все, что вам нужно знать

В нашей Солнечной системе есть 23 луны и планеты с водой