Визуализация энергетически нейтральных атомов ( ENA ) — это технология, используемая для создания глобальных изображений невидимых явлений в магнитосферах планет и во всей гелиосфере . [1]
Заряженные частицы — протоны , электроны и различные ядра — испускаемые солнечным ветром , являются основой межзвездной среды . Эти заряженные частицы обладают способностью перенаправляться магнитными полями, такими как магнитное поле, окружающее Землю . Иногда заряженные частицы в плазме солнечного ветра сталкиваются с нейтральными атомами . Это столкновение приводит к тому, что ранее заряженная частица становится нейтрально заряженным атомом. Из-за потери заряда атом больше не испытывает магнитного притяжения, сохраняя при этом свое гравитационное притяжение и скорость . Эти атомы являются энергетическими нейтральными атомами , и обнаружение этих атомов может быть реконструировано для построения изображений ENA. [2]
Магнитосфера Земли сохраняет ее атмосферу и защищает жизнь на Земле от разрушающего клетки излучения . Этот регион « космической погоды » является местом геомагнитных бурь , которые нарушают работу систем связи и представляют опасность радиации для людей, путешествующих на самолетах (на большой высоте и широте) или на орбитальных космических кораблях. Геомагнитные погодные системы поздно извлекли выгоду из спутниковых снимков, которые считаются само собой разумеющимися в прогнозировании погоды и космической физике, поскольку их происхождение в частоте магнитосферной плазмы представляет собой дополнительную проблему невидимости. [1]
Гелиосфера защищает Солнечную систему от большинства космических лучей , но она настолько удалена, что только такая техника визуализации, как визуализация ENA, может выявить ее свойства. Структура гелиосферы обусловлена взаимодействием солнечного ветра и холодного газа из местной межзвездной среды . [2]
Создание ENA космической плазмой было предсказано, но их открытие было как преднамеренным, так и счастливым. Хотя были предприняты некоторые ранние попытки обнаружения, их сигнатуры также объяснили противоречивые результаты, полученные ионными детекторами в регионах с ожидаемым низким содержанием ионов. Ионные детекторы были привлечены для дальнейших экспериментов по обнаружению ENA в других регионах с низким содержанием ионов. [2] Однако разработка специализированных детекторов ENA повлекла за собой преодоление значительных препятствий как в скептицизме, так и в технологиях. [1] [3]
Хотя ENA наблюдались в космосе с 1960-х по 1980-е годы [2] , первая специализированная камера ENA была запущена в эксплуатацию только в 1995 году на шведском спутнике Astrid-1 [4] для изучения ветра магнитосферы Земли.
Сегодня специализированные приборы ENA предоставили подробные магнитосферные изображения Венеры , Марса , Юпитера и Сатурна . Изображения Сатурна, полученные с помощью ENA от Cassini, выявили уникальную магнитосферу со сложными взаимодействиями, которые еще предстоит полностью объяснить. [1] Три специализированные камеры ENA миссии IMAGE наблюдали магнитосферу Земли с 2000 по 2005 год [5], в то время как миссия TWINS , запущенная в 2008 году, обеспечивает стереоизображение ENA магнитосферы Земли, используя одновременные изображения с двух спутников. [6]
Первые в истории изображения границы гелиосферы, опубликованные в октябре 2009 года, были сделаны приборами ENA на борту космических аппаратов IBEX и Cassini и бросают вызов существующим теориям о области гелиосферы. [5] [7]
Наиболее распространенным ионом в космической плазме является ион водорода — голый протон без возбуждаемых электронов, чтобы испускать видимые фотоны. Случайная видимость других плазменных ионов недостаточна для целей визуализации. [1] ENA создаются в столкновениях с обменом зарядами между горячими ионами солнечной плазмы и холодным нейтральным фоновым газом. Эти процессы обмена зарядами происходят с высокой частотой в планетарных магнитосферах и на краю гелиосферы . [ 8]
При столкновении с обменом зарядами между высокоэнергетическим плазменным ионом и холодным нейтральным атомом ион «отдает» электроны нейтральному атому, образуя холодный ион и энергетический нейтральный атом (ЭНА). Эту химическую реакцию можно описать следующим образом:
Я 1 + + А 2 → А 1 + Я 2 +
где I 1 + — плазменный ион, A 2 — фоновый нейтральный атом с низкой энергией, A 1 — энергетически нейтральный атом (ЭНА), а I 2 + — ион с более низкой энергией.
Виды 1 и 2 в этой реакции обмена зарядами могут быть одинаковыми, как, например, в реакциях обмена зарядами протонов и водорода: [2]
H + + H → H + H +
Кроме того, во время реакции ион/нейтраль может происходить обмен несколькими электронами. Одним из примеров этого является перезарядка альфа-гелия: [2]
He 2+ + He → He + He 2+
Из-за своей нейтральности заряда , ENA, полученный в этой реакции, подвержен только гравитационным силам. Это контрастирует с заряженными частицами (ионами, протонами или электронами) в плазме, которые также подвержены электромагнитным силам. Гравитационные влияния обычно можно игнорировать в космической плазме, поэтому принято считать, что ENA сохраняет векторный импульс исходного плазменного иона до взаимодействия. [2]
Некоторые ЭНА теряются в ходе дальнейшего обмена зарядами, столкновений электронов, фотоионизации и поляризации, но очень многие перемещаются на очень большие расстояния в космосе совершенно нетронутыми. [8]
Хотя рекомбинация плазмы и ускорение нейтральных атомов под действием солнечной гравитации также могут способствовать образованию популяции ENA при определенных условиях, основным исключением из этого сценария создания является поток межзвездного газа, где нейтральные частицы из локальной межзвездной среды проникают в гелиосферу со значительной скоростью, что также классифицирует их как ENA. [8]
Солнечные вспышки и корональные выбросы массы (CME) являются результатом извержений на поверхности Солнца, которые могут быть еще одним источником ENA. Космический аппарат STEREO обнаружил нейтральные атомы водорода с энергиями в диапазоне 2–5 МэВ от вспышки/CME SOL2006-12-05. [10] [11] Эти частицы не были обнаружены прибором, предназначенным для обнаружения ENA, но имелось достаточно дополнительных данных, чтобы сделать наблюдение совершенно однозначным.
Ускорение ENA без их ионизации было бы затруднительным, поэтому наблюдаемые ENA были интерпретированы как результат обмена зарядами между солнечными энергичными частицами (SEP), испускаемыми вспышкой/CME, с атомами гелия в солнечном ветре. Затем произошел обмен зарядами между чрезвычайно быстрыми протонами SEP и более медленными атомами гелия солнечного ветра, в результате чего образовались высоконейтральные атомы водорода и более медленные ионы гелия. Полученные ENA распространялись в пространстве, не будучи связанными со спиралью Паркера , поэтому наблюдались вблизи Земли до ионов гелия, которые были созданы в этой реакции. Это событие, которое произошло в 2006 году, было первым наблюдением ENA, вызванных солнечными извержениями.
Столкновения с обменом зарядом протонов и водорода часто являются наиболее важным процессом в космической плазме, поскольку водород является наиболее распространенным компонентом как плазмы, так и фоновых газов. Обмен зарядом водорода происходит на очень высоких скоростях, включающих небольшой обмен импульсом , поэтому полученные ENA движутся с высокими скоростями.
В целом, для образования ЭНА важны лишь несколько видов, а именно водород, гелий , кислород и сера :
Соответствующие этим областям пространства нейтральные газы:
ЭНА встречаются повсюду в космосе [2] и непосредственно наблюдаются при энергиях от 10 эВ до более чем 1 МэВ . [8] Их энергии описываются скорее со ссылкой на инструменты, используемые для их обнаружения, чем на их происхождение.
Ни один анализатор частиц не может охватить весь энергетический интервал от 10 эВ до более 1 МэВ . Приборы ENA грубо делятся на те, которые могут обнаруживать низкие, средние и высокие энергии в перекрывающихся группах, которые могут быть произвольными и различаться от автора к автору. Диапазоны низких, средних и высоких энергий от одного автора показаны на графике [8] вместе с диапазонами энергий для трех инструментов на борту спутника IMAGE:
Атомы обычно считаются ENA, если они имеют кинетическую энергию газов, явно превышающую ту, которая может быть достигнута типичными термодинамическими планетарными атмосферами , которая обычно превышает 1 эВ. Эта классификация несколько условна, поскольку обусловлена нижними пределами измерительной аппаратуры ENA. Верхние ограничения накладываются как методами измерения, так и научными причинами. [8]
Магнитосферы образуются потоком плазмы солнечного ветра вокруг планет с собственным магнитным полем ( Меркурий , Земля , Юпитер , Сатурн , Уран и Нептун ), хотя планеты и луны, не имеющие магнитных полей, иногда могут образовывать плазменные структуры, подобные магнитосферам . [2] Ионосферы слабо намагниченных планет, таких как Венера и Марс, создают токи, которые частично отклоняют поток солнечного ветра вокруг планеты. [1] ENA наблюдались в ряде планетарных магнитосфер по всей Солнечной системе.
Хотя магнитосферные плазменные флуктуации имеют очень низкую плотность; например, вблизи спутника Юпитера Европы , давление плазмы составляет около 10−13 бар , по сравнению с 1 баром на поверхности Земли, [13] и отвечает за динамику магнитосферы и выбросы. Например, геомагнитные бури создают серьезные помехи в кабельных системах связи Земли, навигационных системах и системах распределения электроэнергии.
Сила и ориентация магнитного поля относительно потока солнечного ветра определяют форму магнитосферы. Она обычно сжата на дневной стороне и вытянута на ночной стороне. [8]
Магнитное поле Земли образует магнитную полость внутри солнечного ветра. Энергичные частицы в этой области космоса могут оказывать серьезное влияние на космическую погоду , включая повреждение спутников, вращающихся вокруг Земли, и представлять опасность для астронавтов. Визуализация ENA важна для понимания динамики этих энергетических частиц, что затем позволяет смягчить эти эффекты космической погоды.
Первый специализированный прибор ENA был запущен на зондирующей ракете Nike-Tomahawk из Форт-Черчилля , Манитоба , Канада . За этим экспериментом последовал запуск аналогичного прибора на зондирующей ракете Javelin в 1970 году на высоту 840 километров (520 миль) на острове Уоллопс у побережья Вирджинии . В 1972 и 1973 годах наличие сигнатур ENA объясняло несоответствия в измерениях спутников IMP-7 и 8. [2]
Данные ENA со спутника NASA/ESA ISEE 1 позволили построить первое глобальное изображение кольцевого тока во время шторма в 1982 году. Это был прорыв, который проложил путь к использованию ENA в качестве мощного метода визуализации. ENA также были обнаружены во время магнитной бури 1982 года прибором SEEP на космическом аппарате NASA S81-1. В 1989 году экзосферная популяция атомов водорода вокруг Земли была тщательно изучена спутником NASA Dynamic Explorer (DE-1). [2]
Инструмент с выделенным каналом обнаружения высокоэнергетических ENA был запущен на борту спутника NASA CRRES 1991 года . Более сложный инструмент для обнаружения высокоэнергетических частиц был запущен на космическом аппарате NASA/ISAS GEOTAIL 1992 года, предназначенном для наблюдения за астрономией магнитосферы Земли . Выпадающие ENA можно изучать с низкой околоземной орбиты, и они были измерены «наблюдающими» спутниками CRRES и шведскими спутниками ASTRID 1995 года. [2]
В новом тысячелетии ENA Imaging вступила в свои права. Обширные и подробные наблюдения магнитосферы Земли были сделаны с помощью трех инструментов ENA на борту миссии NASA IMAGE с 2000 по 2005 год. [5] В июле 2000 года был сделан ряд снимков ENA кольцевого тока Земли во время геомагнитной бури. (См. изображение в верхней части страницы.) Буря была вызвана быстрым выбросом корональной массы, который произошел из Солнца 14 июля 2000 года и достиг Земли на следующий день.
Запущенная в 2008 году миссия NASA TWINS (два широкоугольных спектрометра для получения изображений нейтральных атомов ) обеспечивает возможность стереоскопической визуализации магнитосферы. Картируя ENA в широком диапазоне энергий (~1–100 кэВ) с использованием идентичных инструментов на двух широко разнесенных высотных космических аппаратах с большим наклоном, TWINS обеспечивает трехмерную визуализацию и разрешение крупномасштабных структур и динамики внутри магнитосферы. [6]
Магнитосферы других планет изучались с помощью пролетных космических аппаратов, орбитальных аппаратов, посадочных модулей и с помощью наземных наблюдений. [2]
В феврале 2009 года прибор ESA SARA LENA на борту индийского аппарата Chandrayaan-1 обнаружил водородные ENA, распыляемые с поверхности Луны протонами солнечного ветра. Предсказания состояли в том, что все ударяющиеся протоны будут поглощены лунным реголитом , но по пока неизвестной причине 20% из них отражаются обратно в виде низкоэнергетических водородных ENA. Предполагается, что поглощенные протоны могут образовывать воду и гидроксилы при взаимодействии с реголитом. [14] [15] У Луны нет магнитосферы.
Запущенная в 2018 году миссия ESA BepiColombo включает в себя инструменты ENA для дальнейшего изучения происхождения, структуры и динамики магнитного поля Меркурия. [16] [17] Инструмент LENA будет напоминать инструмент SARA, отправленный на Луну . Помимо магнитосферных ENA, также ожидается распыление с поверхности Меркурия.
Запущенная в 2005 году миссия ESA VEX ( Venus Express ) ASPERA (анализатор энергетически нейтральных атомов) состоит из двух специализированных детекторов ENA. [1] В 2006 году с помощью ENA были получены изображения взаимодействия солнечного ветра с верхней атмосферой Венеры, показывающие массовый выброс ионов планетарного кислорода. [18]
Запущенный в 2003 году инструмент ASPERA миссии ESA MEX ( Mars Express ) получил изображения солнечного ветра, взаимодействующего с верхней атмосферой Марса. [1] Наблюдения 2004 года показывают, что плазма солнечного ветра и ускоренные ионы находятся очень глубоко в ионосфере, до 270 километров (170 миль) над дневной поверхностью планеты — свидетельство атмосферной эрозии под воздействием солнечного ветра. [19]
Инструмент GAS [20] на ESA/NASA Ulysses , запущенный в 1990 году, предоставил уникальные данные о характеристиках межзвездного гелия и ENA, испускаемых тором Ио Юпитера . [2] Во время пролета Юпитера в 2000 году инструмент INCA NASA/ESA/ASI Cassini подтвердил наличие нейтрального газового тора, связанного с Европой . [21] Снимки ENA Cassini также показали, что в магнитосфере Юпитера преобладают атомы водорода в диапазоне от нескольких до 100 кэВ. Атомы испускаются из атмосферы планеты и из торов нейтрального газа вблизи внутренних галилеевых лун . Также была обнаружена популяция более тяжелых ионов, что указывает на значительную эмиссию кислорода и/или серы из магнитосферы Юпитера. [22]
Первая специализированная камера ENA была запущена в рамках миссии NASA/ESA/ASI Cassini [23] в 1997 году для изучения магнитосферы Сатурна. [8] [24]
Главный радиационный пояс Сатурна был измерен, начиная с высоты 70 000 километров (43 000 миль) от его поверхности и до 783 000 километров (487 000 миль). Кассини также обнаружил ранее неизвестный внутренний пояс ближе к его поверхности, толщина которого составляет около 6 000 километров (3 700 миль). [25]
Динамика магнитосферы Сатурна сильно отличается от динамики Земли. Плазма вращается вместе с Сатурном в его магнитосфере. Сильное магнитное поле Сатурна и быстрое вращение создают сильное совместно вращающееся электрическое поле , которое ускоряет плазму в его магнитосфере до тех пор, пока она не достигнет скоростей вращения, близких к скорости вращения планеты. Поскольку луны Сатурна по сути «сидят неподвижно» в этом очень высокоскоростном потоке, было обнаружено сложное взаимодействие между этой плазмой и атмосферой луны Титан . [1]
Инструмент MIMI-INCA ENA космического аппарата «Кассини» много раз наблюдал за Титаном, раскрывая структуру взаимодействия магнитосферы с плотной атмосферой Титана. [26]
Было проведено несколько исследований выбросов ENA Титана.
Voyager 2 НАСА воспользовался своей орбитой для исследования Урана и Нептуна , став единственным космическим аппаратом, который когда-либо делал это. В 1986 году космический аппарат обнаружил магнитное поле Урана, которое является одновременно большим и необычным. [27] Более подробные исследования еще предстоит провести.
Гелиосфера — это полость, образованная солнечным ветром , который давит наружу против давления локальной межзвездной среды (ЛМЗС). Поскольку солнечный ветер — это плазма, он заряжен и несет с собой магнитное поле Солнца. Таким образом, гелиосферу можно концептуализировать как магнитосферу Солнечной системы. Край гелиосферы находится далеко за орбитой Плутона , где уменьшающееся давление солнечного ветра останавливается давлением ЛМЗС. [2]
Фоновый нейтральный газ для образования ENA на границе гелиосферы поступает в основном из межзвездного газа, проникающего в гелиосферу. Небольшое количество поступает из нейтрализации солнечным ветром межпланетной пыли вблизи Солнца. Границы гелиосферы невидимы и флуктуируют. Хотя плотности низкие, огромная толщина гелиосферы делает ее доминирующим источником ENA, помимо планетарных магнитосфер. [1] Из-за сильной зависимости характеристик ENA от свойств гелиосферы, методы дистанционной визуализации ENA предоставят глобальный обзор структуры и динамики гелиосферы, недостижимый никакими другими способами. [2]
Первый проблеск этого вида был анонсирован в октябре 2009 года, когда миссия NASA IBEX передала первое изображение неожиданной ленты ENA на краю гелиосферы. [28] Результаты показали «очень узкую ленту, которая в два-три раза ярче всего остального на небе» на краю гелиосферы, которая не была обнаружена Voyager 1 или Voyager 2 в этом регионе. [28]
Cassini также сделал снимки гелиосферы с помощью ENA, и его результаты дополняют и расширяют выводы IBEX, что позволяет ученым построить первую всеобъемлющую карту неба гелиосферы. Предварительные данные Cassini предполагают, что гелиосфера может не иметь кометоподобной формы, предсказанной существующими моделями, но что ее форма может быть больше похожа на большой круглый пузырь. [7]
Оценки размера гелиосферы варьируются от 150 до 200 а.е. [a] [1] Считается, что Voyager 1 прошел через конечную ударную волну гелиосферы в 2002 году на расстоянии около 85–87 а.е. [13], в то время как Voyager 2 прошел через конечную ударную волну в 2007 году на расстоянии около 85 а.е. [29] Другие помещают конечную ударную волну на среднем расстоянии ≈100 а.е. [1] Поскольку солнечный ветер изменяется в 2 раза в течение 11-летнего солнечного ядерного цикла , будут наблюдаться изменения в размере и форме гелиосферы, известные как «дыхание» гелиосферы. [2]
Огромные расстояния создают проблемы для проведения измерений in situ различных слоев гелиосферы. Voyager 1 и 2 потребовалось 27 и 30 лет соответственно, чтобы достичь конечной ударной волны. Кроме того, стоит отметить, что для больших расстояний до объекта высокоэнергетические (скоростные) и более медленные ENA, испускаемые одновременно, будут обнаружены в разное время. Эта разница во времени варьируется от 1 до 15 минут для наблюдения магнитосферы Земли с высотного космического корабля до более чем года для получения изображений границы гелиосферы с околоземной орбиты. [2]
Хотя изучение ЭНА обещало улучшение понимания глобальных магнитосферных и гелиосферных процессов, его прогресс был затруднен из-за изначально огромных экспериментальных трудностей.
В конце 1960-х годов первые попытки прямого измерения ENA выявили связанные с этим трудности. Потоки ENA очень слабы, иногда менее 1 частицы на см 2 в секунду, и обычно обнаруживаются по вторичной электронной эмиссии при контакте с твердой поверхностью. Они существуют в областях, содержащих ультрафиолетовое (УФ) и экстремальное ультрафиолетовое (ЭУФ) излучение при потоках в 100 раз больше, чем производят аналогичные выбросы. [2]
В идеале инструмент ENA должен также:
Проблема дистанционного зондирования с помощью ENA заключается в объединении масс-спектрометрии с визуализацией слабых потоков частиц в рамках строгих ограничений, налагаемых применением на космическом аппарате. [8]
Очень рано стало ясно, что для успеха инструменты должны специализироваться на определенных энергиях ENA. Ниже в очень упрощенном виде описывается типичная функция инструмента для инструмента высокой (HENA) или средней (MENA) энергии с отмеченными различиями. Сопроводительная иллюстрация представляет камеру HENA, запущенную в миссии NASA IMAGE, а следующее описание наиболее близко напоминает инструменты миссии IMAGE.
Набор электростатических пластин отклоняет заряженные частицы от прибора и коллимирует пучок входящих нейтральных атомов под углом в несколько градусов.
HENA : TOF определяется требованием обнаружения совпадений, которое оказывается эффективным для устранения фонового шума фотонов. ENA проходит через тонкую пленку к детектору энергии частиц, при этом его энергия почти полностью сохраняется. В то же время электроны, рассеянные вперед от пленки, электростатически ионизируются и отклоняются к детектору для создания стартового импульса. ENA, достигая своего твердотельного детектора (SSD), создает конечный импульс, а его положение удара дает его траекторию и, следовательно, длину пути. Сигналы старта и остановки позволяют определить TOF.
Если электроны рассеиваются входящими фотонами, ENA не будет обнаружен для создания стоп-импульса. Если стоп-импульс не обнаружен в течение установленного времени, соответствующего энергии ожидаемых частиц, стартовый импульс отбрасывается. [31]
MENA : ENA средней энергии будут терять слишком много энергии, проникая через пленку, используемую в приборе HENA. Более тонкая пленка, необходимая для этого, будет уязвима для повреждения падающим УФ- и EUV-излучением. Поэтому фотоны не попадают в прибор с помощью золотой дифракционной решетки. Сверхтонкая углеродная пленка установлена на задней стороне решетки. ENA проходят через решетку и пленку, чтобы воздействовать на твердотельный детектор (SSD), рассеивая электроны и позволяя определять длину пути и время пролета, как для HENA выше. [32]
Знание длины пути и времени пролета позволяет определить скорость.
Твердотельный детектор (SSD), на который воздействует ENA после прохождения через фольгу, регистрирует его энергию. Небольшая потеря энергии из-за прохождения через фольгу обрабатывается калибровкой прибора.
Зная энергию и скорость, массу частицы можно рассчитать из энергии = mv 2 /2. В качестве альтернативы, количество обнаруженных рассеянных электронов также может служить для измерения массы ENA. [1]
Требования к разрешению по массе обычно скромны и требуют в лучшем случае различения атомов водорода (1 АМЕ), гелия (4 АМЕ) и кислорода (16 АМЕ), а также серы (32 АМЕ), которая также ожидается в магнитосфере Юпитера. [1] [2]
Обычно получение изображений с вращающегося космического корабля обеспечивает второе измерение определения направления. Объединяя синхронизированные наблюдения с двух разных спутников, становится возможным получение стереоизображений. [2] Результаты миссии TWINS с нетерпением ожидаются, поскольку две точки обзора предоставят существенно больше информации о трехмерной природе магнитосферы Земли.
Хотя коллиматор похож, низкоэнергетические приборы, такие как NASA GSFC LENA, используют технику снятия фольги. Инцидентные ENA взаимодействуют с поверхностью, например, вольфрамовой, для генерации ионов, которые затем анализируются ионным спектрометром. [1] [33] [34]
Из-за необходимости обнаружения атомов, распыляемых с поверхности Луны, а также более легких ENA, ESA LENA на Chandrayaan-1 включила в себя масс-спектрометр, разработанный для разрешения более тяжелых масс, включая натрий , калий и железо . [14]
По состоянию на 2005 год было запущено всего шесть специализированных детекторов ENA. [1] Запуск бортовых приборов в миссиях TWINS и IBEX увеличил общее количество до девяти в 2009 году — на 50% больше всего за 4 года. Наблюдение за космической плазмой с использованием визуализации ENA — это новая технология, которая наконец-то вступает в свои права.
Для совершенствования техники все еще требуется несколько улучшений. Хотя угловое разрешение теперь уменьшилось до нескольких градусов и можно разделить различные виды, одной из проблем является расширение диапазона энергий до примерно 500 кэВ. Этот диапазон высоких энергий охватывает большую часть давления плазмы внутренней магнитосферы Земли, а также некоторые из высокоэнергетических радиационных поясов, поэтому он желателен для наземной визуализации ENA. [1]
Для ENA с более низкой энергией, ниже 1 кэВ, методы визуализации совершенно иные и основаны на спектроскопическом анализе ионов, оторванных от поверхности падающим ENA. Улучшения в измерениях в диапазоне до кэВ потребуются для визуализации магнитосферы Меркурия из-за последствий его меньшего магнитного поля и меньшей геометрии. [1]
Гелиосфера — это защитный кокон для Солнечной системы, точно так же, как магнитосфера Земли — это защитный кокон для Земли. Представление, полученное с помощью ENA о поведении космической плазмы, имело решающее значение для понимания космической среды.
Без магнитосферы Земля подвергалась бы прямой бомбардировке солнечным ветром и, возможно, не смогла бы удерживать атмосферу. Помимо повышенного воздействия солнечной радиации, жизнь на Земле, вероятно, была бы невозможна без магнитосферы. Аналогично, гелиосфера защищает Солнечную систему от большинства космических лучей, которые в противном случае могли бы нанести ущерб, а остальная часть отклоняется магнитосферой Земли.
Хотя большинство орбитальных спутников защищены магнитосферой, геомагнитные бури вызывают токи в проводниках, которые нарушают связь как в космосе, так и в кабелях на земле. Понимание магнитосферы и кольцевого тока и его взаимодействия с солнечным ветром во время высокой солнечной активности позволяет лучше защитить спутники и другие космические миссии.
Астронавты, отправляющиеся в дальний космос, не будут иметь земной защиты, поэтому понимание факторов, которые могут повлиять на их воздействие космических лучей и солнечного ветра, имеет решающее значение для пилотируемых космических исследований. [35] [36] [37]
^ Астрономы измеряют расстояния в Солнечной системе в астрономических единицах (а.е.). Одна а.е. равна среднему расстоянию между центрами Земли и Солнца, или 149 598 000 километров (92 956 000 миль). Плутон находится примерно в 38 а.е. от Солнца, а Юпитер — примерно в 5,2 а.е. от Солнца. Один световой год равен 63 240 а.е.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )