From Wikipedia, the free encyclopedia
Геліясфера — вобласць калясонечнай прасторы, у якой плазма сонечнага ветру рухаецца ад Сонца з некаторай ненулявой хуткасцю. Звонку геліясфера ўмоўна абмежаваная ўдарнай хваляй, якая вызначаецца балансам ціскаў сонечнага ветру і ціскам магнітнага поля і міжзорнага асяроддзя з другога.[1]
Першыя 10 мільярдаў кіламетраў хуткасць сонечнага ветру складае каля мільёна кіламетраў у гадзіну.[2][3] Па меры таго, як ён сутыкаецца з міжзорным асяроддзем, адбываецца яго тармажэнне і змешванне з ёй. Мяжа, на якой адбываецца запаволенне сонечнага ветру, носіць назву мяжы ударнай хвалі; мяжа, уздоўж якой ўраўнаважваецца ціск сонечнага ветру і міжзорнага асяроддзя, носіць назву геліяпаўзы; мяжа, на якой адбываецца сутыкненне міжзоркавай асяроддзя з набягаючым сонечным ветрам — галоўная ўдарная хваля.
Паняцце «геліясфера» з’яўляецца прыватным прыкладам больш агульнай з’явы — астрасферы (і ў бліжэйшы час адзіным даступным для даследавання знутры). У дачыненні да адвольных зорак ў англамоўнай літаратуры таксама можа выкарыстоўвацца сінанімічны тэрмін «бурбалка зорнага ветра». Пры гэтым фізіка фарміравання і існавання бурбалак ў асноўным аналагічна фізіцы геліясферы.
Сонечны вецер прадстаўляе сабой паток часціц (іанізаваных атамаў сонечнай кароны) і палёў, у прыватнасці, магнітных. Па меры таго, як Сонца круціцца, робячы абарот за 27 сутак, магнітнае поле, пераноснае сонечным ветрам, прымае форму спіралі. Зямля пры праходжанні віткоў гэтай спіралі ўзаемадзейнічае з ёй сваім магнітным полем, што можа прыводзіць да магнітных бур.
У сакавіку 2005 былі апублікаваныя вынікі вымярэнняў, вырабленых SOHO. Яны паказалі, што вобласць прасторы, запоўненая сонечным ветрам, не мае дакладнай восевай сіметрыі, а мае злёгку скажоную форму, хутчэй за ўсё, пад уплывам мясцовага ўчастка агульнагалактычнага магнітнага поля[4].
Геліясферны токавы слой прадстаўляе сабой «рабізну» ў геліясферы, якая ствараецца магнітным полем Сонца, якое круціцца і змяняе сваю палярнасць. Токавы слой выходзіць за межы геліясферы і з’яўляецца самай маштабнай структурай у Сонечнай сістэме. Сваёй формай ён нагадвае шматслаёвую спадніцу балерыны[5].
Знешняя структура геліясферы вызначаецца ўзаемадзеяннем сонечнага ветру з патокам часціц у міжзорнай прасторы. Патокі сонечнага ветру рухаюцца ва ўсе бакі ад Сонца, паблізу Зямлі маючы хуткасці ў некалькі сотняў кіламетраў у секунду. На вызначанай адлегласці ад Сонца, далёка за арбітай Нептуна, гэты звышгукавы паток пачынае зніжаць сваю хуткасць. Гэта тармажэнне адбываецца ў некалькі этапаў:
Мяжа ўдарнай хвалі — гэта паверхня ўнутры геліясферы, на якой адбываецца рэзкае запаволенне сонечнага ветру да гукавых хуткасцей (адносна хуткасці самога Сонца). Гэта адбываецца з-за таго, што рэчыва сонечнага ветру «натыкаецца» на міжзорнае рэчыва. Мяркуюць, што ў нашай Сонечнай сістэме мяжа ўдарнай хвалі знаходзіцца на адлегласці 75-90 астранамічных адзінак (каля 11-13,5 млрд км).[6] У 2007 годзе Вояджэр-2 перасёк мяжу ударнай хвалі[7]. (Фактычна ён перасякаў яе пяць разоў, з-за таго, што мяжа нясталая і мяняе сваё адлегласць ад Сонца ў выніку ваганняў сонечнай актыўнасці і выпусканага Сонцам рэчыва).
Ударная хваля ўзнікае таму, што часціцы сонечнага ветру рухаюцца з хуткасцю каля 400 км/с, у той час як хуткасць гуку ў міжзорнай прасторы складае прыкладна 100 км/с (дакладнае значэнне залежыць ад шчыльнасці, і таму можа мяняцца). Хоць міжзорнае рэчыва мае вельмі малую шчыльнасць, яно ўсё ж такі стварае пастаянны, хоць і нязначны ціск, якога на вызначанай адлегласці ад Сонца становіцца досыць, каб затармазіць сонечны вецер да гукавых хуткасцей. У гэтым месцы і ўзнікае ўдарная хваля.
Падобныя мяжы ўдарных хваль могуць назірацца ў зямных умовах. Найпросты прыклад можна бачыць, назіраючы за паводзінамі патоку вады ў ракавіне. Удараючыся аб ракавіну, бруя вады расцякаецца ва ўсе бакі з хуткасцю, якая перавышае хуткасць распаўсюджвання механічных хваль у вадзе. Фарміруецца дыск з вады вельмі малой таўшчыні, якая хутка расцякаецца, які імітуе звышгукавы паток сонечнага ветру. На краях гэтага дыска утворыцца вадзяны вал, за якім вада цячэ з хуткасцю, меншай хуткасці распаўсюджвання механічных хваль.
Сведчанні, прадстаўленыя Эдам Стоўнам на сустрэчы Амерыканскага геафізічнага саюза ў маі 2005 года, сцвярджаюць, што касмічны апарат Вояджэр-1 перасёк мяжу ўдарнай хвалі ў снежні 2004, калі знаходзіўся на адлегласці 94 а. а. ад Сонца. Такі вывад быў зроблены па змяненні паказчыкаў магнітнага поля, якія атрымліваюць з апарата. Апарат Вояджэр-2, у сваю чаргу, зафіксаваў адваротны рух часціц ўжо на адлегласці 76 а. а. у маі 2006 г. Гэта сведчыць аб некалькі несіметрычнай форме геліясферы, паўночная палова якой больш паўднёвай[8].
Спадарожнік Interstellar Boundary Explorer паспрабуе сабраць дадатковыя дадзеныя аб мяжы ударнай хвалі.
За мяжой ударнай хвалі знаходзіцца геліяпаўза, дзе адбываецца канчатковае тармажэнне сонечнага ветру і змешванне яго з міжзорным рэчывам, а яшчэ далей — галоўная ўдарная хваля, пры праходжанні якой часціцы міжзорнага ветру адчуваюць тармажэнне, аналагічнае тармажэнні сонечнага ветру.
У чэрвені 2011 года было абвешчана, што дзякуючы даследаванням «Вояджэраў» стала вядома, што магнітнае поле на мяжы Сонечнай сістэмы мае структуру, падобную на пену. Гэта адбываецца з-за таго, што намагнічаная матэрыя і дробныя касмічныя аб’екты ўтвараюць мясцовыя магнітныя палі, якія можна параўнаць з бурбалкамі[9].
Геліясферная мантыя — вобласць геліясферы за межамі ўдарнай хвалі. У ёй сонечны вецер тармозіцца, сціскаецца і яго рух набывае турбулентны характар. Геліясферная мантыя пачынаецца на адлегласці 80-100 а. а. ад Сонца. Аднак, у адрозненне ад унутранай галіне геліясферы, мантыя не мае сферычнай формы. Яе форма хутчэй падобная на выцягнутую каметную кому, якая цягнецца ў процілеглым руху Сонца кірунку. Таўшчыня мантыі з боку набягаючага міжзорнага ветру нашмат менш, чым з процілеглага[10]. Бягучая місія Вояджэраў складаецца ў зборы дадзеных аб геліясфернай мантыі.
Геліяпаўза — тэарэтычная мяжа, на якой адбываецца канчатковае тармажэнне сонечнага ветру. Яго ціск ужо няздольны адціскаць міжзорнае рэчыва з Сонечнай сістэмы і адбываецца перамешванне рэчывы сонечнага ветру з міжзорным.
Паводле адной з гіпотэз[11], паміж галоўнай ударнай хваляй і геліяпаўзай існуе вобласць, запоўненая гарачым вадародам, званая вадароднай сцяной. Гэтая сцяна ўтрымлівае міжзорнае рэчыва, сціснутае ўзаемадзеяннем з геліясферай. Калі часціцы, выпусканыя Сонцам, сутыкаюцца з часціцамі міжзорнага рэчыва, яны губляюць сваю хуткасць, преобразовывая кінетычную энергію ў цеплавую, што прыводзіць да фарміравання вобласці нагрэтага газу.
У якасці альтэрнатывы прапануецца азначэнне, што геліяпаўза — гэта магнітапаўза, мяжа, якая абмяжоўвае сонечную магнітасферу, за якой пачынаецца агульнамагнітнае магнітнае поле.
Гіпотэза сцвярджае, што Сонца так жа стварае ўдарную хвалю пры руху праз міжзорнае рэчыва, як і зорка на здымку справа. Гэтая ўдарная хваля мае форму дугі нацягнутага лука, з-за чаго і атрымала сваю другую назву — дугавая. Яна падобная хвалі, якая ўзнікае на воднай паверхні перад носам судна, якое рухаецца, і ўзнікае па тым жа самым прычынах. Галоўная хваля паўстане ў выпадку, калі міжзорнае рэчыва рухаецца насустрач Сонцу з звышгукавой хуткасцю. «Удараючыся» аб геліясферу, міжзорны вецер тармозіцца і фармуе ўдарную хвалю аналагічную хвалі, якая фарміруецца ўнутры геліясферы пры тармажэнні сонечнага ветру. Спецыялісты NASA Роберт Неміраф (англ.: Robert Nemiroff) і Джэры Бонел (англ.: Jerry Bonnell) лічаць, што сонечная галоўная хваля можа існаваць на адлегласці 230 а. а. ад Сонца[6].
Ударнай хвалі, аднак, можа зусім не існаваць[12]. У даследаванні, апублікаваным на аснове аналізу дадзеных зонда IBEX, сцвярджаецца, што хуткасць руху геліясферы праз міжзорнае рэчыва недастаткова вялікая (84000 кіламетраў у гадзіну замест раней чаканых 95000) для гэтага. Гэтыя высновы пацвярджаюцца і дадзенымі апаратаў Вояджэр.
Назірання арбітальнага тэлескопа GALEX паказалі, што ў зоркі Міра сузор’я Кіт ёсць падобны на каметную кому хвост з выкінутага зорнага рэчыва, а таксама выразна адрозная галоўная ўдарная хваля, якая знаходзіцца ў кірунку руху зоркі праз космас (на хуткасці 130 км/с).
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.