Настоящая форма гелиосферы: забудьте, чему вас учили в школе
Полученные в школьные годы знание о строении Солнечной системы и межпланетного пространства со временем забываются, так как не находят практического применения. Очерёдность планет, количество календарных дней на них, число скорости света и гелиосфера – всё это пригождается в лучшем случае для разговора на светском вечере, чтобы произвести приятное впечатление на оппонента.
Подобно Шерлоку Холмсу, который был совсем не против геоцентрической системы устройства Вселенной, современные люди, в большинстве, не заморачиваются удерживать в своём «чердаке» сотню другую интересных фактов, в том числе и об устройстве гелиосферы Солнечной системы.
Между тем, понимание взаимоотношения разных частиц в космическом пространстве в целом, и гелиосфере Солнца, в частности, – позволяет успешно анализировать их влияние на нашу жизнь, что может быть полезно, например, для метеочувствительных людей.
Из чего состоит гелиосфера Солнечной системы
Каждая планета Солнечной системы, включая Землю, заключена в так называемые «пузыри» солнечного ветра, который наша звезда извергает на сверхзвуковых скоростях. Такое происходит в космосе с любой звездой, и Солнце, в этом плане, не исключение. Разумеется, у остальных звёзд, данные ветра носят названия по аналогии с нашим светилом.
Частицы, составляющие солнечный ветер, формируют невидимое магнитное поле, которое защищает нас от остального межзвездного пространства. Именно такой пузырь звёздного газа и именуют гелиосферой.
В течение десятилетий астрономы анализировали эту систему излучения и магнетизма, создавая 3D-карту гелиосферы Солнца, для обозначения её границ, чтобы выяснить, как она выглядит.
Что такое конец гелиосферы?
Известно что скорость солнечного ветра начинается от 4 млн км/ч. Покинув начальную точку, он постепенно начинает испытывать давление межзвёздного пространства, при этом, тоже оказывая влияние на него, своим «продавливанием» вглубь космоса. Когда это внутреннее и внешнее давления уравновешиваются, то на их границе возникает состояние гелиопаузы. По сути, это и есть граница гелиосферы.
Однако резонно возникает вопрос – а на каком расстоянии происходит это самое равновесие? Ответом на это может послужить модель, полученная в 2020 году в результате сотрудничества экспертов из нескольких университетов. Она предполагает, что размеры гелиосферы Солнца и её внешний вид может объединять практически всех известные на данный момент теории.
Как учёные рассчитали границы гелиосферы?
В последние годы, помимо двух вышеуказанных теорий о границах и размерах гелиосферы Солнца, появились и две другие формы, которые кажутся ученым наиболее вероятными. В 2015 году данные космического корабля Voyager 1 свидетельствовали о наличии двух хвостов, из-за которых гелиосфера больше напоминала странный «круассан». Два года спустя данные миссии Cassini показали, что мы должны полностью избавиться от концепции хвоста, превратив гелиосферу в гигантский пляжный мяч.
«Не легко принять такого рода изменения. Все научное сообщество, работающее в этой области, более 55 лет предполагало, что у гелиосферы есть хвост как у кометы», — поясняет Том Кримигис, который проводил эксперименты на «Кассини» и «Вояджере».
Но нам, возможно, придется еще раз переосмыслить наши предположения. Все потому, что если предложенная физиками модель верна, гелиосфера Солнца вполне может иметь форму как спущенного пляжного мяча, так и выпуклого круассана. Как это возможно? На самом деле все зависит попросту от того, где и как вы определяете её границу.
Считается, что гелиосфера простирается более чем в два раза дальше Плутона. На этой дистанции солнечный ветер постоянно наталкивается на межзвездную материю, защищая нас от заряженных частиц, которые в противном случае могли бы превратить Солнечную систему в решето. Но выяснить, где именно существует эта граница гелиосферы, всё равно, что попытаться выяснить, какой оттенок серого должен отличать черный от белого.
Однако используя данные космического корабля New Horizons, который сейчас исследует космос за пределами Плутона, астрономы наконец нашли способ разделить две стороны. Вместо того, чтобы предполагать, что все заряженные частицы одинаковы, новая модель разделяет их на две группы: заряженные частицы от солнечного ветра и нейтральные частицы, дрейфующие в гелиосфере Солнечной системе.
В отличие от заряженных частиц в межзвездном пространстве, эти нейтральные «поглощающие ионы» могут легко проскользнуть через гелиосферу Солнца до того, как их электроны будут сбиты. Сравнивая температуру, плотность и скорость поглощающих ионов с солнечными волнами, команда и нашла способ определить форму гелиосферы.
«Истощение [поглощающих ионов] из-за взаимодействия с нейтральными атомами водорода межзвездной среды охлаждает гелиосферу, приводя ее к меньшей и более округлой форме. Такая модель подтверждает данные, полученные "Кассини"», — пишут авторы.
Другими словами: в зависимости от того, какую точку вы выберете, чтобы определить границу, гелиосфера Солнца может выглядеть и как спущенная сфера, и как полумесяц. Но это лишь самая базовая модель, которая может измениться с будущем – астрономам лишь остается добывать все новые данные, чтобы в конце концов их теория соответствовала истине на 100%. Однако уже сейчас известно что точное расстояние рт Солнца до переднего фронта гелиосферы составляет 120 астрономических единиц (1 а.е. — это расстояние от Земли до Солнца), а длина хвоста гелиосферы составила 350 а.е.
