Heliosferă

Heliosfera  este o regiune a spațiului aproape solar în care plasma vântului solar se mișcă în raport cu Soarele cu viteză supersonică . Din exterior, heliosfera este limitată de o undă de șoc fără coliziune care apare în vântul solar datorită interacțiunii sale cu plasma interstelară și câmpul magnetic interstelar . [unu]

Primele 10 miliarde de kilometri, viteza vântului solar este de aproximativ un milion de kilometri pe oră. [2] [3] Pe măsură ce se ciocnește cu mediul interstelar , încetinește și se amestecă cu acesta. Limita la care vântul solar încetinește se numește limita undei de șoc ; limita de-a lungul căreia presiunea vântului solar și a mediului interstelar este echilibrată se numește heliopauză ; limita la care mediul interstelar se ciocnește cu vântul solar care se apropie este unda de șoc de la prova .

Conceptul de „heliosferă” este un exemplu particular al unui fenomen mai general - astrosfera (și în viitorul apropiat singurul disponibil pentru cercetare din interior). În ceea ce privește stelele arbitrare din literatura de limbă engleză, poate fi folosit și termenul sinonim „ bulă de vânt stelar ” .

Vânt solar

Vântul solar este un flux de particule (atomi ionizați ai coroanei solare) și câmpuri , în special câmpuri magnetice. Pe măsură ce Soarele se rotește în 27 de zile , câmpul magnetic transportat de vântul solar ia forma unei spirale . Pământul , atunci când trece de rotațiile acestei spirale, interacționează cu el cu câmpul său magnetic, ceea ce poate duce la furtuni magnetice .

În martie 2005, au fost publicate măsurătorile SOHO . Ei au arătat că regiunea spațiului umplută cu vântul solar nu are o simetrie axială exactă, ci are o formă ușor distorsionată, cel mai probabil sub influența regiunii locale a câmpului magnetic galactic general [4] .

Structura

Foaia de curent heliosferic

Foaia de curent heliosferic este o „undă” în heliosferă care este creată de câmpul magnetic al Soarelui care se rotește și își schimbă polaritatea. Foaia actuală se extinde dincolo de heliosferă și este cea mai mare structură din sistemul solar. Forma sa seamănă cu fusta stratificată a unei balerine [5] .

Structura externă

Structura exterioară a heliosferei este determinată de interacțiunea vântului solar cu fluxul de particule în spațiul interstelar. Fluxurile de vânt solar se deplasează în toate direcțiile de la Soare, lângă Pământ, cu viteze de câteva sute de kilometri pe secundă. La o anumită distanță de Soare, cu mult dincolo de orbita lui Neptun , acest flux supersonic începe să încetinească. Această inhibiție are loc în mai multe etape:

Limita undei de șoc

Limita undei de șoc  este suprafața din interiorul heliosferei, pe care vântul solar încetinește brusc la viteze ale sunetului (față de viteza Soarelui însuși). Acest lucru se datorează faptului că materialul vântului solar „se lovește” de materia interstelară. Se crede că în sistemul nostru solar limita undei de șoc este la o distanță de 75-90  UA. (aproximativ 11-13,5 miliarde km). [6] În 2007, Voyager 2 a depășit granița undei de șoc [7] . (De fapt, l-a traversat de cinci ori datorită faptului că granița este instabilă și își schimbă distanța față de Soare ca urmare a fluctuațiilor activității solare și a cantității de materie emisă de Soare).

Unda de șoc apare deoarece particulele vântului solar se mișcă cu o viteză de aproximativ 400 km/s , în timp ce viteza sunetului în spațiul interstelar este de aproximativ 100 km/s (valoarea exactă depinde de densitate și, prin urmare, poate varia). Deși materia interstelară are o densitate foarte mică, ea creează totuși o presiune constantă, deși nesemnificativă, care la o anumită distanță de Soare devine suficientă pentru a încetini vântul solar la viteze sonore. Aici apare unda de șoc.

Limite similare ale undelor de șoc pot fi observate în condiții terestre. Cel mai simplu exemplu poate fi văzut observând comportamentul curgerii apei într-o chiuvetă. Lovind chiuveta, jetul de apă se răspândește în toate direcțiile cu o viteză care depășește viteza de propagare a undelor mecanice în apă. Din apa care se răspândește rapid se formează un disc cu o grosime foarte mică, care este similar cu fluxul supersonic al vântului solar. La marginile acestui disc se formează un puț de apă, în spatele căruia apa curge cu o viteză mai mică decât viteza de propagare a undelor mecanice.

Dovezile prezentate de Ed Stone la reuniunea Uniunii Geofizice Americane din mai 2005 afirmă că nava spațială Voyager 1 a depășit granița șocului de prova în decembrie 2004, când se afla la 94  UA distanță. de la soare. O astfel de concluzie a fost făcută prin schimbarea indicatorilor de câmp magnetic obținuți de la dispozitiv. Aparatul Voyager 2 , la rândul său, a înregistrat mișcarea inversă a particulelor aflate deja la o distanță de 76 UA. în mai 2006. Aceasta indică o formă oarecum asimetrică a heliosferei, a cărei jumătate nordică este mai mare decât cea sudică [8] .

Satelitul Interstellar Boundary Explorer va încerca să colecteze date suplimentare despre limita undei de șoc.

Dincolo de granița undei de șoc se află heliopauza , unde are loc decelerația finală a vântului solar și amestecarea acestuia cu materia interstelară și chiar mai departe - șocul de arc , în timpul căruia particulele vântului interstelar experimentează o decelerare similară cu cea a vântului solar.

În iunie 2011, a fost anunțat că cercetările Voyager au dezvăluit că câmpul magnetic de la marginea sistemului solar are o structură asemănătoare spumei. Acest lucru se datorează faptului că materia magnetizată și obiectele spațiale mici formează câmpuri magnetice locale, care pot fi comparate cu bule [9] .

Manta heliosferică

Mantaua heliosferică  este regiunea heliosferei din afara undei de șoc. În el, vântul solar este decelerat, comprimat, iar mișcarea lui capătă un caracter turbulent . Mantaua heliosferică începe la o distanță de 80–100  UA . de la soare. Cu toate acestea, spre deosebire de regiunea interioară a heliosferei, mantaua nu este sferică. Forma sa este mai mult ca o comă cometă alungită , extinzându-se în direcția opusă direcției Soarelui. Grosimea mantalei din partea vântului interstelar incident este mult mai mică decât din partea opusă [10] . Misiunea actuală a Voyagers este de a colecta date despre mantaua heliosferică.

Heliopauza

Heliopauza  este limita teoretică la care are loc decelerația finală a vântului solar. Presiunea sa nu mai este capabilă să împingă materia interstelară din sistemul solar, iar materia vântului solar este amestecată cu cea interstelară.

Ipoteze

Conform uneia dintre ipoteze [11] , între șocul de arc și heliopauză există o regiune plină cu hidrogen fierbinte, numită peretele de hidrogen . Acest perete conține materie interstelară comprimată prin interacțiunea cu heliosfera. Atunci când particulele emise de Soare se ciocnesc cu particule de materie interstelară, acestea își pierd viteza, transformând energia cinetică în energie termică, ceea ce duce la formarea unei regiuni de gaz încălzit.

Ca alternativă, se propune o definiție conform căreia heliopauza este magnetopauza , granița care limitează magnetosfera solară , dincolo de care începe câmpul magnetic galactic general .

Date observaționale

În decembrie 2011, Voyager 1 se afla la aproximativ 119  UA . ( 17,8 miliarde km ) de la Soare [12] și a zburat către așa-numita regiune de stagnare - ultima frontieră care separă aparatul de spațiul interstelar. Regiunea de stagnare este o regiune cu un câmp magnetic destul de puternic (inducția a crescut brusc de aproape două ori față de valorile anterioare) - presiunea particulelor încărcate din spațiul interstelar determină îngroșarea câmpului creat de Soare. În plus, dispozitivul a înregistrat o creștere a numărului de electroni de înaltă energie (de aproximativ 100 de ori ), care pătrund în sistemul solar din spațiul interstelar [12] .

În prima jumătate a anului 2012, Voyager 1 a ajuns la marginea spațiului interstelar. Senzorii stației automate din ianuarie până la începutul lunii iunie au înregistrat o creștere a nivelului razelor cosmice galactice - particule încărcate cu energie înaltă de origine interstelară - cu 25%. În plus, senzorii sondei au înregistrat o scădere bruscă a numărului de particule încărcate care emană de la Soare. Aceste date au indicat oamenilor de știință că Voyager 1 se apropia de marginea heliosferei și va intra în curând în spațiul interstelar [13] .

La sfârșitul lunii august 2012, senzorii navei spațiale au înregistrat o scădere bruscă a particulelor de vânt solar înregistrate. Spre deosebire de cazurile anterioare similare, de data aceasta tendința descendentă a continuat. În 2012 sau 2013, Voyager 1 a mers dincolo de heliosferă în spațiul interstelar [14] [15] .

bow shock

Ipoteza afirmă că Soarele creează și o undă de șoc pe măsură ce se deplasează prin materia interstelară, la fel ca steaua din imaginea din dreapta. Această undă de șoc are forma unui paraboloid. Este ca un val pe suprafața apei în fața prova unei nave în mișcare și apare din aceleași motive. Unda de cap va apărea dacă materia interstelară se deplasează spre Soare cu viteză supersonică. „Lovindu-se” pe heliosferă, vântul interstelar este decelerat și formează o undă de șoc, asemănătoare undei care se formează în interiorul heliosferei când vântul solar decelerează. Specialiștii NASA Robert Nemiroff ( ing.  Robert Nemiroff ) și Jerry Bonnell ( Jerry Bonnell ) cred că unda solară a arcului poate exista la o distanță de 230  a.e. de la Soare [16] .

Unda de șoc, totuși, poate să nu existe deloc [17]  - într-un studiu publicat pe baza unei analize a datelor de la sonda IBEX , se susține că viteza heliosferei prin mediul interstelar nu este suficient de mare pentru aceasta ( 84 mii km/h în loc de 95 mii km/h presupusă anterior ). ). Aceste concluzii sunt confirmate și de datele Voyager .

Observațiile efectuate de telescopul orbital GALEX au arătat că steaua lumii din constelația Cetus are o coadă asemănătoare unei comete de materie stelară eruptă, precum și un șoc de arc care se distinge clar , situat în direcția mișcării stelei prin spațiu. (la o viteza de 130 km/s ).

Explorarea heliosferei

Heliosfera este studiată de Interstellar Boundary Explorer (IBEX) și Voyagers . În 2009, pe baza datelor obținute cu ajutorul IBEX, a fost descoperită o bandă uriașă care înconjoară întreaga „bulă” a heliosferei [18] .

Vezi și

Note

  1. ↑ Astronet. Heliosferă . Consultat la 1 decembrie 2010. Arhivat din original pe 9 februarie 2013.
  2. ↑ Dr. David H. Hathaway. Vântul Solar . NASA (18 ianuarie 2007). Consultat la 11 decembrie 2007. Arhivat din original pe 22 august 2011.
  3. ↑ Britt, Robert Roy . O descoperire strălucitoare în fruntea noastră plonjare prin spațiu , SPACE.com (15 martie 2000). Arhivat din original la 11 ianuarie 2001. Consultat la 24 mai 2006.
  4. ↑ Lallement, R.; Quemerais, E.; Bertaux, JL; Ferron, S.; Koutrompa, D.; Pellinen, R. Deviația fluxului de hidrogen neutru interstelar peste interfața heliosferică  //  Science : journal. - 2005. - Vol. 307 , nr. 5714 . - P. 1447-1449 . - doi : 10.1126/science.1107953 . — PMID 15746421 .
  5. ↑ Mursula, K.; Hiltula, T.,.  Balerina timidă : foaie de curent heliosferic deplasată spre sud  // Scrisori de cercetare geofizică : jurnal. - 2003. - Vol. 30 , nr. 22 . — P. 2135 . - doi : 10.1029/2003GL018201 .
  6. ↑ Nemiroff, R.; Bonnell, J. Heliosfera Soarelui și Heliopauza . Imaginea astronomică a zilei (24 iunie 2002). Consultat la 25 mai 2007. Arhivat din original pe 22 august 2011.
  7. ↑ Instrumentul MIT găsește surprize la marginea sistemului solar . Preluat la 7 mai 2009. Arhivat din original la 22 martie 2014.
  8. ↑ Deci, Ker . Voyager II detectează marginea sistemului solar , CNN (24 mai 2006). Arhivat din original pe 4 octombrie 2017. Consultat la 25 mai 2007.
  9. ↑ Voyagers găsesc bule magnetice la marginea sistemului solar . Lenta.ru (10 iunie 2011). Consultat la 12 iunie 2011. Arhivat din original pe 13 iunie 2011.
  10. ↑ Brandt, Pontus (27 februarie–2 martie 2007). „Imaginirea limitei heliosferice” (PDF) . Atelierul Consiliului consultativ al NASA privind știința asociată cu arhitectura de explorare lunară: cărți albe . Tempe, Arizona: Institutul Lunar și Planetar . Consultat 2007-05-25 . Verificați data la |date=( ajutor în engleză ) Arhivat pe 18 ianuarie 2019 la Wayback Machine
  11. ↑ Wood, B.E.; Alexander, W. R.; Linsky, JL Proprietățile mediului interstelar local și interacțiunea vânturilor stelare ale \epsilon Indi și \lambda Andromedae cu mediul interstelar (link indisponibil) . Societatea Americană de Astronomie (13 iulie 2006). Consultat la 25 mai 2007. Arhivat din original la 14 iunie 2000. 
  12. ↑ 1 2 „Voyager 1” a ajuns la ultima frontieră a sistemului solar . Știință și Tehnologie . Lenta.ru (6 decembrie 2011). Data accesului: 31 octombrie 2013. Arhivat din original pe 2 noiembrie 2013.
  13. ↑ Sonda Voyager a ajuns la marginea spațiului interstelar . Știința . RIA Novosti (15 iunie 2012). Data accesului: 31 octombrie 2013. Arhivat din original la 1 noiembrie 2013.
  14. ↑ Nancy Atkinson. Voyager 1 ar fi părăsit sistemul solar  . Universul de azi (8 octombrie 2012). Consultat la 29 octombrie 2013. Arhivat din original la 2 noiembrie 2013.
  15. ↑ Ron Cowen. Voyager 1 a ajuns în spațiul interstelar  . Știri și comentarii . Natura (12 septembrie 2013). Data accesului: 31 octombrie 2013. Arhivat din original pe 2 noiembrie 2013.
  16. ↑ Nemiroff, R.; Bonnell, J. Heliosfera Soarelui și Heliopauza . Imaginea astronomică a zilei (24 iunie 2002). Consultat la 25 mai 2007. Arhivat din original pe 22 august 2011.
  17. ↑ Cosmos-Journal: Nu există undă de șoc . Preluat la 11 mai 2012. Arhivat din original la 14 iunie 2012.
  18. ↑ Leonid Popov. O trupă colosală sa deschis în jurul familiei Sun. membrana.ru (16 octombrie 2009). Preluat la 11 august 2013. Arhivat din original la 24 martie 2013.

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 Soare
Structura Fotografie a Soarelui în regiunea ultravioletă a spectrului, reprezentată în „culori false”. Obținut de Observatorul de dinamică solară.
Atmosfera

Structură extinsă

Fenomene legate de Soare
subiecte asemănătoare
Clasa spectrală : G2