stringtranslate.com

Гелиосфера

  • Вверху : Схема движения гелиосферы в межзвездной среде :
    1. Гелиооболочка : внешняя область гелиосферы; солнечный ветер сжат и турбулентен.
    2. Гелиопауза : граница между солнечным ветром и межзвездным ветром, где они находятся в равновесии.
  • В центре : вода, стекающая в раковину, как аналог гелиосферы и ее различных зон (слева) и космический аппарат «Вояджер», измеряющий каплю высокоэнергетических частиц солнечного ветра в конечной ударной волне (справа)
  • Внизу : логарифмическая шкала Солнечной системы и положение «Вояджера-1 » .

Гелиосфера это магнитосфера , астросфера и самый внешний слой атмосферы Солнца . Она имеет форму обширной, похожей на хвост пузырьковой области пространства . В терминах физики плазмы это полость, образованная Солнцем в окружающей межзвездной среде . «Пузырь» гелиосферы непрерывно «раздувается» 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 ; незаряженные гамма-лучи , однако, не затрагиваются. [1] Ее название, вероятно, было придумано Александром Дж. Десслером , которому приписывают первое использование этого слова в научной литературе в 1967 году. [2] Научное изучение гелиосферы — гелиофизика , которая включает космическую погоду и космический климат .

Беспрепятственно протекая через Солнечную систему на протяжении миллиардов километров, солнечный ветер простирается далеко за пределы даже области Плутона , пока не встретит «терминальный шок», где его движение резко замедлится из-за внешнего давления межзвездной среды. « Гелиооболочка » — это широкая переходная область между конечным шоком и самым внешним краем гелиосферы, « гелиопаузой ». Общая форма гелиосферы напоминает форму кометы , будучи приблизительно сферической с одной стороны примерно до 100 астрономических единиц (а.е.), а с другой стороны имея форму хвоста, известного как «гелиохвост», тянущийся на несколько тысяч а.е.

Два космических аппарата программы Voyager исследовали внешние пределы гелиосферы, проходя через терминальную ударную волну и гелиооболочку. Voyager 1 столкнулся с гелиопаузой 25 августа 2012 года, когда космический аппарат зафиксировал сорокакратное внезапное увеличение плотности плазмы . [3] Voyager 2 пересек гелиопаузу 5 ноября 2018 года . [4] Поскольку гелиопауза отмечает границу между материей, исходящей от Солнца, и материей, исходящей из остальной части галактики, космические аппараты, которые покидают гелиосферу (например, два Voyager), находятся в межзвездном пространстве .

История

Гелиосфера, как полагают, значительно изменилась в течение миллионов лет из-за внесолнечных эффектов, таких как более близкие сверхновые или пересекающая межзвездная среда различной плотности. Данные свидетельствуют о том, что до трех миллионов лет назад Земля подвергалась воздействию межзвездной среды из-за того, что она сжимала гелиосферу до внутренней части Солнечной системы , что, возможно, повлияло на прошлый климат Земли и эволюцию человека. [5]

Структура

Солнце, сфотографированное на длине волны 19,3 нанометра ( ультрафиолетовое )

Несмотря на свое название, форма гелиосферы не является идеальной сферой. [6] Ее форма определяется тремя факторами: межзвездной средой (ISM), солнечным ветром и общим движением Солнца и гелиосферы при прохождении через ISM. Поскольку солнечный ветер и ISM являются текучими, форма и размер гелиосферы также являются текучими. Однако изменения в солнечном ветре сильнее изменяют флуктуирующее положение границ в короткие временные масштабы (от часов до нескольких лет). Давление солнечного ветра меняется гораздо быстрее, чем внешнее давление ISM в любом заданном месте. В частности, считается, что влияние 11-летнего солнечного цикла , в котором наблюдается отчетливый максимум и минимум активности солнечного ветра, является значительным.

В более широком масштабе движение гелиосферы через жидкую среду ISM приводит к общей форме, похожей на комету. Плазма солнечного ветра, которая движется примерно «вверх по течению» (в том же направлении, что и движение Солнца через галактику), сжимается в почти сферическую форму, тогда как плазма, движущаяся «вниз по течению» (противоположно движению Солнца), вытекает на гораздо большее расстояние, прежде чем уступить дорогу ISM, определяя длинную, тянущуюся форму гелиохвоста.

Ограниченность имеющихся данных и неизученность этих структур привели к появлению множества теорий относительно их формы. [7] В 2020 году Мерав Офер возглавил группу исследователей, которые определили, что форма гелиосферы представляет собой полумесяц [8] , который можно описать как сдутый круассан. [9] [10]

Солнечный ветер

Солнечный ветер состоит из частиц ( ионизированных атомов из солнечной короны ) и полей, подобных магнитному полю , которые производятся Солнцем и выбрасываются в космос. Поскольку Солнце совершает один оборот примерно за 25 дней, гелиосферное магнитное поле [11], переносимое солнечным ветром, заворачивается в спираль. Солнечный ветер влияет на многие другие системы в Солнечной системе; например, изменения в собственном магнитном поле Солнца переносятся наружу солнечным ветром, вызывая геомагнитные бури в магнитосфере Земли .

Гелиосферный токовый слой до орбиты Юпитера

Гелиосферный токовый слой

Гелиосферный токовый слой — это рябь в гелиосфере, созданная вращающимся магнитным полем Солнца. Он отмечает границу между областями гелиосферного магнитного поля противоположной полярности. Простираясь по всей гелиосфере, гелиосферный токовый слой можно считать крупнейшей структурой в Солнечной системе, и говорят, что он напоминает «юбку балерины». [12]

Структура края

Внешняя структура гелиосферы определяется взаимодействием солнечного ветра и ветров межзвездного пространства. Солнечный ветер распространяется от Солнца во всех направлениях со скоростью в несколько сотен км/с в окрестностях Земли. На некотором расстоянии от Солнца, далеко за пределами орбиты Нептуна , этот сверхзвуковой ветер замедляется, сталкиваясь с газами в межзвездной среде . Это происходит в несколько этапов:

Терминальный шок

Аналогия «шока от конечной точки» с водой в раковине.

Терминальная ударная волна — это точка в гелиосфере, где солнечный ветер замедляется до дозвуковой скорости (относительно Солнца) из-за взаимодействия с локальной межзвездной средой . Это вызывает сжатие , нагревание и изменение магнитного поля . В Солнечной системе терминальная ударная волна, как полагают, находится на расстоянии от 75 до 90 астрономических единиц [17] от Солнца. В 2004 году Voyager 1 пересек терминальную ударную волну Солнца , а в 2007 году за ним последовал Voyager 2. [3] [6] [18] [19] [ 20] [21] [22] [23]

Удар возникает из-за того, что частицы солнечного ветра выбрасываются Солнцем со скоростью около 400 км/с, в то время как 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 пролетают над землей со скоростью около 0,2–0,3 км/с, автомобиль на типичном шоссе с ограниченным доступом достигает скорости около 0,03 км/с, а люди идут со скоростью около 0,001 км/с.) Межзвездная среда, хотя и имеет очень низкую плотность, тем не менее имеет 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 оно больше не может поддерживать сверхзвуковой поток против давления межзвездной среды, и в этот момент солнечный ветер замедляется до скорости ниже скорости звука, вызывая ударную волну . Дальше от Солнца за терминальным ударом следует гелиопауза, где оба давления становятся равными, и частицы солнечного ветра останавливаются межзвездной средой.

Другие терминальные удары можно увидеть в земных системах; возможно, самый простой из них можно увидеть, просто включив водопроводный кран в раковину , создав гидравлический прыжок . При ударе о дно раковины текущая вода распространяется со скоростью, которая выше локальной скорости волны , образуя диск мелкого, быстро расходящегося потока (аналогично разреженному сверхзвуковому солнечному ветру). По периферии диска образуется ударный фронт или стена воды; за пределами ударного фронта вода движется медленнее локальной скорости волны (аналогично дозвуковой межзвездной среде).

Доказательства, представленные на заседании Американского геофизического союза в мае 2005 года Эдом Стоуном, свидетельствуют о том, что космический аппарат Voyager 1 прошел через терминальную ударную волну в декабре 2004 года, когда он находился примерно в 94 а. е. от Солнца, в силу изменения магнитных показаний, полученных с аппарата. Напротив, Voyager 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, выпячиваясь наружу в северном полушарии Солнца и вдавливаясь внутрь в южном. [24]

Иллюстрация гелиосферы, опубликованная 28 июня 2013 года, которая включает результаты, полученные с космического корабля «Вояджер». [25] Гелиооболочка находится между конечной ударной волной и гелиопаузой.

Гелиооболочка

Гелиооболочка — это область гелиосферы за пределами конечной ударной волны. Здесь ветер замедляется, сжимается и становится турбулентным из-за взаимодействия с межзвездной средой. В своей ближайшей точке внутренний край гелиооболочки находится примерно в 80–100 а. е. от Солнца. Предлагаемая модель предполагает, что гелиооболочка имеет форму комы кометы и простирается на расстояние, в несколько раз превышающее расстояние в направлении, противоположном пути Солнца через космос. С наветренной стороны ее толщина оценивается в пределах от 10 до 100 а. е. [26] Ученые проекта «Вояджер» определили, что гелиооболочка не «гладкая» — это скорее «пенистая зона», заполненная магнитными пузырьками, каждый шириной около 1 а. е. [15] Эти магнитные пузырьки создаются в результате воздействия солнечного ветра и межзвездной среды. [27] [28] Voyager 1 и Voyager 2 начали обнаруживать свидетельства существования пузырей в 2007 и 2008 годах соответственно. Вероятно, пузыри в форме сосисок образуются в результате магнитного пересоединения между противоположно ориентированными секторами солнечного магнитного поля по мере замедления солнечного ветра. Вероятно, они представляют собой автономные структуры, которые отделились от межпланетного магнитного поля .

На расстоянии около 113 а.е. Вояджер-1 обнаружил «область застоя» внутри гелиооболочки. [29] В этой области солнечный ветер замедлился до нуля, [30] [31] [32] [33] интенсивность магнитного поля удвоилась, а высокоэнергетические электроны из галактики увеличились в 100 раз. Примерно на расстоянии 122 а.е. космический аппарат вошел в новую область, которую ученые проекта Вояджер назвали «магнитной магистралью», область, все еще находящуюся под влиянием Солнца, но с некоторыми существенными отличиями. [34]

Гелиопауза

Гелиопауза — это теоретическая граница, где солнечный ветер Солнца останавливается межзвездной средой ; где сила солнечного ветра уже не достаточно велика, чтобы отталкивать звездные ветры окружающих звезд. Это граница, где межзвездная среда и давление солнечного ветра уравновешиваются. Пересечение гелиопаузы должно быть отмечено резким падением температуры заряженных частиц солнечного ветра, [31] изменением направления магнитного поля и увеличением числа галактических космических лучей . [35]

В мае 2012 года Voyager 1 обнаружил быстрое увеличение таких космических лучей (увеличение на 9% за месяц после более постепенного увеличения на 25% с января 2009 года по январь 2012 года), что говорит о его приближении к гелиопаузе. [35] В период с конца августа по начало сентября 2012 года Voyager 1 зафиксировал резкое падение количества протонов от Солнца с 25 частиц в секунду в конце августа до примерно 2 частиц в секунду к началу октября. [36] В сентябре 2013 года NASA объявило, что Voyager 1 пересек гелиопаузу 25 августа 2012 года. [37] Это произошло на расстоянии 121 а.е. (1,81 × 10 10  км) от Солнца. [38] Вопреки прогнозам, данные Voyager 1 указывают на то, что магнитное поле галактики совпадает с магнитным полем Солнца. [39]

5 ноября 2018 года миссия Voyager 2 обнаружила внезапное уменьшение потока низкоэнергетических ионов. В то же время уровень космических лучей увеличился. Это показало, что космический аппарат пересёк гелиопаузу на расстоянии 119 а.е. (1,78 × 10 10  км) от Солнца. В отличие от Voyager 1 , космический аппарат Voyager 2 не обнаружил межзвёздных потоковых трубок при пересечении гелиооболочки. [40]

НАСА также собирало данные о гелиопаузе удаленно во время суборбитальной миссии SHIELDS в 2021 году. [41]

Гелиотэйл

Гелиохвост — это хвост гелиосферы длиной в несколько тысяч астрономических единиц , [5] и, таким образом, хвост Солнечной системы. Его можно сравнить с хвостом кометы (однако хвост кометы не тянется за ней по мере ее движения; он всегда направлен от Солнца). Хвост — это область, где солнечный ветер Солнца замедляется и в конечном итоге покидает гелиосферу, медленно испаряясь из-за обмена зарядами. [42] Форма гелиохвоста (недавно обнаруженного межзвездным граничным исследователем NASA — IBEX) напоминает четырехлистный клевер. [43] Частицы в хвосте не светятся, поэтому их нельзя увидеть с помощью обычных оптических инструментов. IBEX провел первые наблюдения гелиохвоста, измерив энергию «энергетических нейтральных атомов», нейтральных частиц, созданных столкновениями в пограничной зоне Солнечной системы. [43]

Было показано, что хвост содержит быстрые и медленные частицы; медленные частицы находятся по бокам, а быстрые частицы заключены в центре. Форму хвоста можно связать с тем, что Солнце в последнее время посылает быстрые солнечные ветры вблизи своих полюсов и медленные солнечные ветры вблизи своего экватора. Хвост в форме клевера движется дальше от Солнца, что заставляет заряженные частицы менять ориентацию.

Данные Cassini и IBEX в 2009 году поставили под сомнение теорию «гелиохвоста». [13] [14] В июле 2013 года результаты IBEX выявили наличие 4-дольчатого хвоста в гелиосфере Солнечной системы. [44]

Пузырчатая гелиосфера, движущаяся в межзвездной среде.
Обнаружение энергетически нейтральных атомов (ЭНА) более сконцентрировано в одном направлении. [45]

Внешние конструкции

Гелиопауза — это последняя известная граница между гелиосферой и межзвездным пространством, заполненным веществом, в особенности плазмой, не от собственной звезды Земли, Солнца, а от других звезд. [46] Тем не менее, сразу за гелиосферой (т. е. «солнечного пузыря») существует переходная область, обнаруженная Вояджером -1 . [47] Так же, как некоторое межзвездное давление было обнаружено еще в 2004 году, часть вещества Солнца просачивается в межзвездную среду. [47] Считается, что гелиосфера находится в Местном межзвездном облаке внутри Местного пузыря , который является областью в рукаве Ориона Галактики Млечный Путь .

За пределами гелиосферы наблюдается сорокакратное увеличение плотности плазмы. [47] Также наблюдается радикальное снижение обнаружения определенных типов частиц от Солнца и значительное увеличение галактических космических лучей. [48]

Поток межзвездной среды (ISM) в гелиосферу измерялся по крайней мере 11 различными космическими аппаратами по состоянию на 2013 год . [49] К 2013 году возникло подозрение, что направление потока со временем изменилось. [49] Поток, идущий с точки зрения Земли из созвездия Скорпиона, вероятно, изменил направление на несколько градусов с 1970-х годов. [49]

Водородная стена

Предсказано, что это область горячего водорода, структура, называемая «водородной стеной», может находиться между ударной волной и гелиопаузой. [50] Стена состоит из межзвездного материала, взаимодействующего с краем гелиосферы. В одной из статей, опубликованных в 2013 году, изучалась концепция ударной волны и водородной стены. [51]

Другая гипотеза предполагает, что гелиопауза может быть меньше на стороне Солнечной системы, обращенной 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 аппаратов Voyager 1 и 2 заключается в поиске и изучении конечной ударной волны, гелиооболочки и гелиопаузы. Тем временем миссия IBEX пытается получить изображение гелиопаузы с орбиты Земли в течение двух лет после ее запуска в 2008 году. Первоначальные результаты (октябрь 2009 года) от IBEX показывают, что предыдущие предположения недостаточно осведомлены об истинных сложностях гелиопаузы. [52]

В августе 2018 года долгосрочные исследования водородной стены космическим аппаратом New Horizons подтвердили результаты, впервые обнаруженные в 1992 году двумя космическими аппаратами Voyager . [53] [54] Хотя водород обнаруживается дополнительным ультрафиолетовым светом (который может исходить из другого источника), обнаружение New Horizons подтверждает более ранние обнаружения Voyager на гораздо более высоком уровне чувствительности. [55]

Носовая ударная волна

Долгое время предполагалось, что Солнце создает «ударную волну» в своих перемещениях в межзвездной среде. Это произошло бы, если бы межзвездная среда сверхзвуково двигалась «к» Солнцу, поскольку ее солнечный ветер движется «от» Солнца сверхзвуково. Когда межзвездный ветер попадает в гелиосферу, он замедляется и создает область турбулентности. Считалось, что ударная волна может возникнуть примерно в 230 а. е. [17] , но в 2012 году было установлено, что ее, вероятно, не существует. [16] Этот вывод был сделан на основе новых измерений: скорость ЛМС (локальной межзвездной среды) относительно Солнца ранее была измерена Ulysses и составила 26,3 км/с , тогда как IBEX измерил ее как 23,2 км/с. [56]

Это явление наблюдалось за пределами Солнечной системы, вокруг звезд, отличных от Солнца, с помощью орбитального телескопа GALEX НАСА, который сейчас находится на пенсии . Было показано, что у красного гиганта Миры в созвездии Кита есть как хвост из обломков, выброшенных звездой, так и отчетливый удар в направлении ее движения в пространстве (со скоростью более 130 километров в секунду).

Методы наблюдения

Pioneer H , экспонируемый в Национальном музее авиации и космонавтики, был отмененным зондом для изучения Солнца. [57]

Обнаружение космическим аппаратом

Точное расстояние до гелиопаузы и ее форма все еще не определены. Межпланетные/межзвездные космические аппараты, такие как Pioneer 10 , Pioneer 11 и New Horizons, путешествуют наружу через Солнечную систему и в конечном итоге пройдут через гелиопаузу. Связь с Pioneer 10 и 11 потеряна.

Результаты Кассини

Согласно данным с ионной и нейтральной камеры Кассини (MIMI / INCA), гелиосфера имеет форму пузыря, а не кометы . Карты INCA ( ENA ) показывают, что взаимодействие в большей степени контролируется давлением частиц и плотностью энергии магнитного поля, а не столкновениями солнечного ветра с межзвездной средой. [13] [58]

Результаты IBEX

Карта гелиосферы IBEX.

Первоначальные данные с Interstellar Boundary Explorer (IBEX), запущенного в октябре 2008 года, [59] выявили ранее непредсказуемую «очень узкую ленту, которая в два-три раза ярче всего остального на небе». [14] Первоначальные интерпретации предполагают, что «межзвездная среда оказывает гораздо большее влияние на структуру гелиосферы, чем кто-либо считал ранее» [60] «Никто не знает, что создает ленту ENA (энергетических нейтральных атомов), ...» [61]

«Результаты IBEX действительно замечательны! То, что мы видим на этих картах, не соответствует ни одной из предыдущих теоретических моделей этого региона. Ученым будет интересно рассмотреть эти карты ( ENA ) и пересмотреть то, как мы понимаем нашу гелиосферу и как она взаимодействует с галактикой». [62] В октябре 2010 года были обнаружены значительные изменения в ленте через 6 месяцев, на основе второго набора наблюдений IBEX. [63] Данные IBEX не подтвердили существование ударной волны, [16] но, согласно одному исследованию, может быть «волна». [51]

Локально

Обзор гелиофизических космических аппаратов около 2011 года.

Примеры миссий, которые собирают или продолжают собирать данные, связанные с гелиосферой, включают:

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 на поверхности Земли включают солнечный телескоп Макмата–Пирса или более новый солнечный телескоп GREGOR , а также отремонтированную солнечную обсерваторию Big Bear .

История исследований

Карта энергетически нейтральных атомов от IBEX . Кредит: NASA / Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio.
Графики обнаружения гелиопаузы аппаратами Voyager 1 и Voyager 2. Voyager 2 с тех пор пересек гелиопаузу и вышел в межзвездное пространство.
Скорость и расстояние Вояджера 1 и 2 от Солнца

Гелиосфера — это область, находящаяся под влиянием Солнца; два основных компонента, определяющих ее край, — это гелиосферное магнитное поле и солнечный ветер от Солнца. Три основных участка от начала гелиосферы до ее края — это конечная ударная волна, гелиооболочка и гелиопауза. Пять космических аппаратов вернули большую часть данных о ее самых дальних пределах, включая Pioneer 10 (1972–1997; данные до 67 а. е.), Pioneer 11 (1973–1995; 44 а. е.), Voyager 1 и Voyager 2 (запущены в 1977 году, продолжаются) и New Horizons (запущен в 2006 году). Также было замечено, что на ее краях образуется тип частиц, называемых энергетически нейтральными атомами (ENA).

За исключением областей вблизи препятствий, таких как планеты или кометы , в гелиосфере доминирует материал, исходящий от Солнца, хотя космические лучи , быстро движущиеся нейтральные атомы и космическая пыль могут проникать в гелиосферу извне. Возникая 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). [64] Когда он начинает взаимодействовать с межзвездной средой , его скорость замедляется до остановки. Точка, в которой солнечный ветер становится медленнее скорости звука, называется конечным скачком; солнечный ветер продолжает замедляться, проходя через гелиооболочку, ведущую к границе, называемой гелиопаузой , где межзвездная среда и давление солнечного ветра уравновешиваются. Терминальную ударную волну пересекли Вояджер-1 в 2004 году [34] и Вояджер-2 в 2007 году [6].

Считалось, что за гелиопаузой находится ударная волна , но данные Interstellar Boundary Explorer показали, что скорость Солнца через межзвездную среду слишком мала для ее образования. [16] Это может быть более мягкая «волна». [51]

Данные Voyager привели к новой теории о том, что гелиооболочка имеет «магнитные пузыри» и зону застоя. [29] [65] Также были сообщения о «области застоя» внутри гелиооболочки, начинающейся примерно в 113  а.е. (1,69 × 10 10  км; 1,05 × 10 10  миль), обнаруженной Voyager 1 в 2010 году. [29] Там скорость солнечного ветра падает до нуля, напряженность магнитного поля удваивается, а высокоэнергетические электроны из галактики увеличиваются в 100 раз. [29]

Начиная с мая 2012 года на расстоянии 120 а.е. (1,8 × 10 10  км; 1,1 × 10 10  миль) «Вояджер-1» обнаружил внезапное увеличение космических лучей, явный признак приближения к гелиопаузе. [35] Летом 2013 года НАСА объявило, что «Вояджер-1» достиг межзвездного пространства 25 августа 2012 года. [37]

В декабре 2012 года НАСА объявило, что в конце августа 2012 года «Вояджер-1», находящийся на расстоянии около 122 а.е. (1,83 × 10 10  км; 1,13 × 10 10  миль) от Солнца, вошел в новую область, которую они назвали «магнитной магистралью», область, все еще находящуюся под влиянием Солнца, но с некоторыми существенными отличиями. [34]

Pioneer 10 был запущен в марте 1972 года и в течение 10 часов пролетел мимо Луны; в течение следующих 35 лет или около того миссия была первой, изложив множество первых открытий о природе гелиосферы, а также о влиянии Юпитера на нее. [66] Pioneer 10 был первым космическим аппаратом, обнаружившим ионы натрия и алюминия в солнечном ветре, а также гелий во внутренней части Солнечной системы. [66] В ноябре 1972 года Pioneer 10 столкнулся с огромной (по сравнению с Землей) магнитосферой Юпитера и прошел в нее и ее гелиосферу и выходил из нее 17 раз, отслеживая ее взаимодействие с солнечным ветром. [66] Pioneer 10 возвращал научные данные до марта 1997 года, включая данные о солнечном ветре до примерно 67 а.е. [67] С ним также контактировали в 2003 году, когда он находился на расстоянии 7,6 миллиардов миль от Земли (82 а.е.), но никаких данных о солнечном ветре от приборов тогда получено не было. [68] [69]

Voyager 1 превзошел радиальное расстояние от Солнца Pioneer 10 на 69,4 а.е. 17 февраля 1998 года, поскольку он двигался быстрее, увеличивая расстояние примерно на 1,02 а.е. в год. [70] 18 июля 2023 года Voyager 2 обогнал Pioneer 10 и стал вторым по удаленности от Солнца искусственным объектом. [71] Pioneer 11 , запущенный через год после Pioneer 10 , получил аналогичные данные, что и Pioneer, до 44,7 а.е. в 1995 году, когда эта миссия была завершена. [69] Pioneer 11 имел аналогичный набор инструментов, что и Pioneer 10, но также имел феррозондовый магнитометр. [70] Космические аппараты Pioneer и Voyager находились на разных траекториях и, таким образом, регистрировали данные о гелиосфере в разных общих направлениях от Солнца. [69] Данные, полученные с космических аппаратов «Пионер» и «Вояджер», помогли подтвердить обнаружение водородной стены. [72]

Voyager 1 и 2 были запущены в 1977 году и работали непрерывно по крайней мере до конца 2010-х годов и столкнулись с различными аспектами гелиосферы за Плутоном. [73] Предполагается, что в 2012 году Voyager 1 прошел через гелиопаузу, а Voyager 2 сделал то же самое в 2018 году [73] [74]

Близнецы Вояджеры являются единственными искусственными объектами, которые вошли в межзвездное пространство. Однако, хотя они и покинули гелиосферу, они еще не покинули границу Солнечной системы, которая считается внешним краем Облака Оорта . [ 74] После прохождения гелиопаузы плазменный научный эксперимент (PLS) Вояджера - 2 наблюдал резкое снижение скорости частиц солнечного ветра 5 ноября, и с тех пор никаких признаков этого не было. Три других прибора на борту, измеряющие космические лучи, низкоэнергетические заряженные частицы и магнитные поля, также зафиксировали переход. [75] Наблюдения дополняют данные миссии IBEX НАСА. НАСА также готовит дополнительную миссию, Interstellar Mapping and Acceleration Probe ( IMAP ), которая должна быть запущена в 2025 году, чтобы извлечь выгоду из наблюдений Вояджера . [ 74]

Хронология исследований и обнаружений

Смотрите также

Ссылки

  1. Марта, Гейл (1 апреля 2013 г.). «Гелиосфера Солнца». Scientific Explorer .
  2. ^ J. Dessler, Alexander (февраль 1967). "Солнечный ветер и межпланетное магнитное поле". Reviews of Geophysics and Space Physics . 5 (1): 1–41. Bibcode :1967RvGSP...5....1D. doi :10.1029/RG005i001p00001.
  3. ^ abc "Космический корабль NASA отправляется в историческое путешествие в межзвездное пространство". NASA . 12 сентября 2013 г. Получено 8 марта 2016 г.
  4. ^ ab "Зонд NASA Voyager 2 входит в межзвездное пространство". Лаборатория реактивного движения NASA . 10 декабря 2018 г. Получено 14 декабря 2018 г.
  5. ^ аб Брандт, ПК; Проворникова Е.; Бэйл, Южная Дакота; Кокорос, А.; ДеМаджистр, Р.; Диалинас, К.; Эллиотт, штат Ха; Эрикссон, С.; Филдс, Б.; Галли, А.; Хилл, Мэн; Хораньи, М.; Хорбери, Т.; Хунцикер, С.; Коллманн, П.; Киннисон, Дж.; Фонтан, Г.; Кримигис, С.М.; Курт, WS; Лински, Дж.; Лиссе, CM; Мандт, Кентукки; Магнес, В.; МакНатт, РЛ; Миллер, Дж.; Мебиус, Э.; Мостафави, П.; Офер, М.; Пакстон, Л.; Плашке, Ф.; Поппе, Арканзас; Рулоф, ЕС; Руньон, К.; Редфилд, С.; Швадрон, Н.; Стеркен, В.; Свачина, П.; Салаи, Дж.; Тернер, Д.; Ванниер, Х.; Виммер-Швайнгрубер, Р.; Вюрц, П.; Цирнстейн, Э.Дж. (2023). «Будущее исследование внешнего Гелиосфера и очень локальная межзвездная среда по данным Interstellar Probe". Обзоры космической науки . 219 (2): 18. Bibcode : 2023SSRv..219...18B. doi : 10.1007/s11214-022-00943-x. ISSN  0038-6308. PMC 9974711. PMID  36874191 . 
  6. ^ abc "Voyager 2 доказывает, что Солнечная система раздавлена". NASA . 10 декабря 2007 г. Архивировано из оригинала 25 ноября 2021 г. Получено 8 марта 2016 г.
  7. ^ Мэтсон, Дж. (27 июня 2013 г.). «Voyager 1 возвращает удивительные данные о неисследованной области глубокого космоса». Scientific American . Получено 8 марта 2016 г.
  8. ^ Офер, Мерав; Лёб, Абрахам; Дрейк, Джеймс; Тот, Габор (1 июля 2020 г.). «Небольшая и круглая гелиосфера, предложенная магнитогидродинамическим моделированием подхватываемых ионов». Nature Astronomy . 4 (7): 675–683. arXiv : 1808.06611 . Bibcode : 2020NatAs...4..675O. doi : 10.1038/s41550-020-1036-0. ISSN  2397-3366. S2CID  216241125.
  9. ^ Джин, Селия; Райх, Аарон (9 августа 2020 г.). «Гелиосфера Солнечной системы может иметь форму круассана – исследование». The Jerusalem Post | JPost.com . Получено 17 декабря 2021 г.
  10. Кроули, Джеймс (11 августа 2020 г.). «НАСА утверждает, что мы все живем внутри гигантского «сдутого круассана», да, действительно». Newsweek . Получено 17 декабря 2021 г.
  11. ^ Оуэнс, Мэтью Дж.; Форсайт, Роберт Дж. (28 ноября 2013 г.). «Гелиосферное магнитное поле». Living Reviews in Solar Physics . 10 (1): 5. Bibcode : 2013LRSP...10....5O. doi : 10.12942/lrsp-2013-5 . ISSN  1614-4961.
  12. ^ Мурсула, К.; Хилтула, Т. (2003). «Застенчивая балерина: смещенный на юг гелиосферный токовый слой». Geophysical Research Letters . 30 (22): 2135. Bibcode : 2003GeoRL..30.2135M. doi : 10.1029/2003GL018201 . ISSN  0094-8276.
  13. ^ abcde Университет Джона Хопкинса (18 октября 2009 г.). «Новый вид гелиосферы: Кассини помогает перерисовать форму Солнечной системы». ScienceDaily . Получено 8 марта 2016 г. .
  14. ^ abcde "Первые карты IBEX раскрывают захватывающие взаимодействия, происходящие на краю Солнечной системы". 16 октября 2009 г. Получено 8 марта 2016 г.
  15. ^ ab Zell, Holly (7 июня 2013 г.). «Большой сюрприз с края Солнечной системы». Архивировано из оригинала 17 июня 2016 г. Получено 10 июня 2011 г.
  16. ^ abcde "Новые данные Interstellar Boundary Explorer показывают, что давно предполагаемая головная ударная волна гелиосферы не существует". Phys.org . 10 мая 2012 г. Получено 8 марта 2016 г.
  17. ^ ab Nemiroff, R.; Bonnell, J., ред. (24 июня 2002 г.). "The Sun's Heliosphere & Heliopause". Astronomy Picture of the Day . NASA . Получено 8 марта 2016 г.
  18. ^ "MIT instrument finds surprises at the solar system's edge". Массачусетский технологический институт. 10 декабря 2007 г. Получено 20 августа 2010 г.
  19. ^ Штайгервальд, Билл (24 мая 2005 г.). «Voyager Enters Solar System's Final Frontier». Американское астрономическое общество. Архивировано из оригинала 16 мая 2020 г. Получено 25 мая 2007 г.
  20. ^ "Voyager 2 доказывает, что Солнечная система раздавлена". Jet Propulsion Laboratory . 10 декабря 2007 г. Архивировано из оригинала 13 декабря 2007 г. Получено 25 мая 2007 г.
  21. ^ А. Гурнетт, Дональд (1 июня 2005 г.). "Voyager Termination Shock". Кафедра физики и астрономии (Университет Айовы) . Получено 6 февраля 2008 г.
  22. Бивер, Селеста (25 мая 2005 г.). «Voyager 1 достигает края Солнечной системы». New Scientist . Получено 6 февраля 2008 г.
  23. ^ Шига, Дэвид (10 декабря 2007 г.). «Зонд Voyager 2 достигает границы солнечной системы». New Scientist . Получено 6 февраля 2008 г.
  24. Than, Ker (24 мая 2006 г.). «Voyager II обнаруживает край солнечной системы». CNN . Получено 25 мая 2007 г.
  25. ^ JPL.NASA.GOV. "Voyager – The Interstellar Mission". Архивировано из оригинала 8 июля 2013 года.
  26. ^ Брандт, Понтус (27 февраля – 2 марта 2007 г.). «Визуализация границы гелиосферы» (PDF) . Семинар Консультативного совета НАСА по науке, связанной с архитектурой исследования Луны: Белые документы . Темпе, Аризона: Институт Луны и планет . Получено 25 мая 2007 г.
  27. Кук, Дж.-Р. (9 июня 2011 г.). «Зонды НАСА предполагают наличие магнитных пузырей на краю Солнечной системы». NASA/JPL . Получено 10 июня 2011 г.
  28. ^ Rayl, A. js (12 июня 2011 г.). «Voyager Discovers Possible Sea of ​​Huge, Turbulent, Magnetic Bubbles at Solar System Edge». Планетарное общество . Архивировано из оригинала 16 июня 2011 г. Получено 13 июня 2011 г.
  29. ^ abcd Zell, Holly (5 декабря 2011 г.). "NASA's Voyager Hits New Region at Solar System Edge". NASA. Архивировано из оригинала 8 марта 2015 г. Получено 5 сентября 2018 г.
  30. Амос, Джонатан (14 декабря 2010 г.). «Voyager near Solar Systems edge». BBC News . Получено 10 декабря 2010 г.
  31. ^ ab "Космический корабль NASA Voyager 1 приближается к краю Солнечной системы". Space.Com . 13 декабря 2010 г. Получено 15 декабря 2010 г.
  32. ^ Брамфилд, Г. (15 июня 2011 г.). «Voyager на краю: космический аппарат обнаруживает неожиданное спокойствие на границе пузыря Солнца». Nature . doi :10.1038/news.2011.370.
  33. ^ Кримигис, SM; Рулоф, EC; Деккер, RB; Хилл, ME (16 июня 2011 г.). «Нулевая скорость внешнего потока для плазмы в переходном слое гелиооболочки». Nature . 474 (7351): 359–361. Bibcode :2011Natur.474..359K. doi :10.1038/nature10115. PMID  21677754. S2CID  4345662.
  34. ^ abcd "NASA Voyager 1 обнаруживает новую область в глубоком космосе". Лаборатория реактивного движения .
  35. ^ abcd "NASA – Данные с Voyager 1 NASA указывают на межзвездное будущее". NASA. 14 июня 2012 г. Архивировано из оригинала 17 июня 2012 г. Получено 5 сентября 2018 г.
  36. ^ "Зонды Voyager покинут Солнечную систему к 2016 году". NBCnews . 30 апреля 2011 г. Архивировано из оригинала 27 января 2017 г. Получено 8 марта 2016 г.
  37. ^ ab Greicius, Tony (5 мая 2015 г.). "NASA Spacecraft Embarks on Historic Journey Into Interstellar Space". Архивировано из оригинала 11 июня 2020 г. Получено 12 сентября 2013 г.
  38. ^ Коуэн, Р. (2013). «Вояджер-1 достиг межзвездного пространства». Nature . doi : 10.1038/nature.2013.13735 . S2CID  123728719.
  39. Vergano, Dan (14 сентября 2013 г.). «Voyager 1 покидает Солнечную систему, NASA подтверждает». National Geographic. Архивировано из оригинала 13 сентября 2013 г. Получено 9 февраля 2015 г.
  40. ^ Стоун, EC; Каммингс, AC; Хейккила, BC; Лал, Нанд (2019). «Измерения космических лучей с Вояджера-2, когда он пересекал межзвездное пространство». Nature Astronomy . 3 (11): 1013–1018. Bibcode : 2019NatAs...3.1013S. doi : 10.1038/s41550-019-0928-3. S2CID  209962964.
  41. ^ Хэтфилд, Майлз (15 апреля 2021 г.). «ЩИТЫ ПОДНЯТЫ! Ракета НАСА обследует лобовое стекло нашей Солнечной системы». НАСА . Получено 18 декабря 2021 г. Черная ракета-зонд НАСА Brant IX доставила полезный груз на высоту 177 миль, после чего спустилась на парашюте и приземлилась в Уайт-Сэндс. Предварительные данные показывают, что системы корабля работали в соответствии с планом, и данные были получены.
  42. ^ "Неожиданная структура гелиохвоста". Журнал Astrobiology . 12 июля 2013 г.
  43. ^ ab Cole, Steve (10 июля 2013 г.). "NASA Satellite Provides First View of the Solar System's Tail - NASA". NASA.gov . Архивировано из оригинала 23 января 2021 г. . Получено 8 сентября 2024 г. .
  44. ^ Zell, Holly (6 марта 2015 г.). «IBEX предоставил первый вид на хвост Солнечной системы». Архивировано из оригинала 9 сентября 2018 г. Получено 11 июля 2013 г.
  45. ^ «NASA – STEREO создает первые изображения невидимой границы Солнечной системы».
  46. ^ Грейсиус, Тони (11 сентября 2013 г.). "Voyager Glossary". Архивировано из оригинала 11 марта 2023 г. Получено 17 сентября 2013 г.
  47. ^ abc Greicius, Tony (5 мая 2015 г.). "NASA Spacecraft Embarks on Historic Journey Into Interstellar Space". Архивировано из оригинала 11 июня 2020 г. Получено 12 сентября 2013 г.
  48. ^ «Как мы узнаем, что «Вояджер» достиг межзвездного пространства?». Лаборатория реактивного движения .
  49. ^ abc Zell, Holly (6 марта 2015 г.). «Interstellar Wind Changed Direction Over 40 Years». Архивировано из оригинала 1 августа 2023 г. Получено 12 сентября 2013 г.
  50. ^ Wood, BE; Alexander, WR; Linsky, JL (13 июля 2006 г.). «Свойства локальной межзвездной среды и взаимодействие звездных ветров \epsilon Indi и \lambda Andromedae с межзвездной средой». Американское астрономическое общество . Архивировано из оригинала 14 июня 2000 г. Получено 25 мая 2007 г.
  51. ^ abc Zank, GP; Heerikhuisen, J.; Wood, BE; Pogorelov, NV; Zirnstein, E.; McComas, DJ (1 января 2013 г.). "Структура гелиосферы: головная волна и водородная стена". Astrophysical Journal . 763 (1): 20. Bibcode :2013ApJ...763...20Z. doi : 10.1088/0004-637X/763/1/20 .
  52. Палмер, Джейсон (15 октября 2009 г.). "Статья BBC News" . Получено 4 мая 2010 г.
  53. ^ ab Гладстон, Г. Рэндалл; Прайор, У. Р.; Стерн, С. Алан; Эннико, Кимберли; и др. (7 августа 2018 г.). «Небесный фон Лаймана-α, наблюдаемый New Horizons». Geophysical Research Letters . 45 (16): 8022–8028. arXiv : 1808.00400 . Bibcode : 2018GeoRL..45.8022G. doi : 10.1029/2018GL078808. S2CID  119395450.
  54. ^ ab Letzter, Rafi (9 августа 2018 г.). «NASA обнаружило огромную светящуюся «водородную стену» на краю нашей Солнечной системы». Live Science . Получено 10 августа 2018 г.
  55. ^ "NASA обнаружило огромную светящуюся «водородную стену» на краю нашей Солнечной системы". Live Science . Получено 12 октября 2018 г.
  56. ^ "Никаких шоков для этого лука: IBEX говорит, что мы неправы". 14 мая 2012 г. Архивировано из оригинала 17 декабря 2012 г. Получено 4 декабря 2012 г.
  57. ^ "Pioneer H, Jupiter Swingby Out-of-the-Ecliptic Mission Study" (PDF) . 20 августа 1971 . Получено 2 мая 2012 .
  58. ^ NASA – фотожурнал (15 октября 2009 г.). «Пузырь нашей Солнечной системы» . Получено 8 марта 2016 г.
  59. ^ "IBEX - NASA Science". science.nasa.gov . Получено 17 января 2024 г. .
  60. ^ 15 октября 2009 г. Объявление команды IBEX на сайте http://ibex.swri.edu/
  61. ^ Керр, Ричард А. (2009). «Связывание Солнечной системы лентой заряженных частиц». Science . 326 (5951): 350–351. doi : 10.1126/science.326_350a . PMID  19833930.
  62. ^ Дэйв МакКомас, главный исследователь IBEX на http://ibex.swri.edu/
  63. ^ ab "The Ever-Changing Edge of the Solar System". 2 октября 2010 г. Архивировано из оригинала 6 февраля 2019 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  64. ^ "NASA/Marshall Solar Physics". solarscience.msfc.nasa.gov .
  65. ^ "NASA – Voyager – Conditions At Edge Of Solar System". NASA. 9 июня 2011 г. Архивировано из оригинала 23 декабря 2018 г. Получено 5 сентября 2018 г.
  66. ^ abc "Pioneer 10: первый зонд, покинувший внутреннюю часть Солнечной системы и предшественник Juno". www.NASASpaceFlight.com . 15 июля 2017 г. . Получено 12 октября 2018 г. .
  67. ^ "NASA – Pioneer-10 and Pioneer-11". www.nasa.gov . Архивировано из оригинала 29 апреля 2017 года . Получено 12 октября 2018 года .
  68. ^ "NASA – Pioneer 10 Spacecraft Sends Last Signal". www.nasa.gov . Архивировано из оригинала 12 января 2005 года . Получено 12 октября 2018 года .
  69. ^ abcd "Pioneer 10–11". www.astronautix.com . Архивировано из оригинала 20 августа 2016 года . Получено 12 октября 2018 года .
  70. ^ ab Администратор, NASA Content (3 марта 2015 г.). "Пионерские миссии". NASA . Архивировано из оригинала 29 июня 2011 г. Получено 12 октября 2018 г.
  71. ^ «Вояджер-1 покинул Солнечную систему. Сможем ли мы когда-нибудь его догнать?». 23 мая 2022 г.
  72. ^ ab Thomas, Hall, Doyle (1992). "Ультрафиолетовое резонансное излучение и структура гелиосферы". Репозиторий Университета Аризоны . Bibcode :1992PhDT........12H.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  73. ^ ab "Voyager 2 приближается к межзвездному пространству". Sky & Telescope . 10 октября 2018 г. Получено 12 октября 2018 г.
  74. ^ abc Поттер, Шон (9 декабря 2018 г.). «Зонд «Вояджер-2» НАСА входит в межзвездное пространство». НАСА . Получено 2 ноября 2019 г. .
  75. ^ "Voyager 2 пересекает границу Солнца, движется в межзвездное пространство – Astronomy Now". Astronomy Now . 10 декабря 2018 г. . Получено 8 сентября 2024 г. .
  76. ^ Канипе, Джефф (27 января 2011 г.). Космическая связь: как астрономические события влияют на жизнь на Земле. Prometheus Books. стр. 154–155. ISBN 9781591028826.
  77. ^ "Luna 1". nssdc.gsfc.nasa.gov . Получено 15 декабря 2018 г. .
  78. ^ "50-я годовщина: Mariner 2, миссия на Венеру – Лаборатория реактивного движения NASA". www.jpl.nasa.gov . Архивировано из оригинала 17 мая 2017 г. . Получено 6 ноября 2019 г. .
  79. ^ "Fact Sheet". Европейское космическое агентство . 15 марта 2013 г. Получено 15 декабря 2018 г.
  80. ^ Lallement, R.; Quémerais, E.; Bertaux, JL; Ferron, S.; Koutroumpa, D.; Pellinen, R. (март 2005 г.). «Отклонение межзвездного нейтрального потока водорода через гелиосферный интерфейс». Science . 307 (5714): 1447–1449. (SciHomepage). Bibcode :2005Sci...307.1447L. doi :10.1126/science.1107953. PMID  15746421. S2CID  36260574.

Источники

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки