Astronet > Gde nahoditsya granica solnechnoi sistemy

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Gde nahoditsya granica solnechnoi sistemy

V.B.BARANOV

Moskovskii gosudarstvennyi universitet im. M.V. Lomonosova

Pod geliopauzoi obychno ponimayut granicu, otdelyayushuyu solnechnyi veter ot plazmennoi komponenty mezhzvezdnoi sredy. Po opredeleniyu, prinyatomu v stat'e, imenno geliopauza schitaetsya granicei Solnechnoi sistemy. Analiziruyutsya sushestvuyushie metody opredeleniya struktury etoi granicy i rasstoyaniya do nee.

Vvedenie

Chto my ponimaem pod Solnechnoi sistemoi? Malen'kaya enciklopediya “Fizika kosmosa” [1, s. 61] daet sleduyushee ee opredelenie: “Solnechnaya sistema sostoit iz planet s ih sputnikami, asteroidov (malyh planet), komet, melkih meteornyh tel, kosmicheskoi pyli i mezhplanetnogo gaza. Proishozhdenie, evolyuciya, zakony dvizheniya vseh etih tel nerazryvno svyazany s central'nym telom sistemy - Solncem...” Prinimaya v osnovnom takoe opredelenie Solnechnoi sistemy, nam hotelos' by ne tak, kak v enciklopedii, opredelit' ee granicu.

Nizhe budet rassmatrivat'sya tol'ko odna komponenta Solnechnoi sistemy, a imenno mezhplanetnyi gaz, ili solnechnyi veter, kotoryi s bol'shoi sverhzvukovoi skorost'yu dvizhetsya ot Solnca. Solnechnyi veter predstavlyaet soboi potok polnost'yu ionizovannoi vodorodnoi plazmy (gaza, sostoyashego iz protonov i elektronov), imeyushii v raione orbity Zemli srednie skorost' V_E = 450 km/s, temperaturu T_E = 10⁵ K i plotnost' chisla chastic n_E = 10 sm^{- 3}. Podrobno o solnechnom vetre mozhno prochitat' v [2]. Voznikayut estestvennye voprosy: chem ogranichen solnechnyi veter, gde on nachinaet vzaimodeistvovat' s okruzhayushei ego mezhzvezdnoi sredoi, kakov harakter etogo vzaimodeistviya, na kakom rasstoyanii ot Solnca nahoditsya ego granica? Na chast' etih voprosov otvet mozhno naiti v [3]. V chastnosti, granica, razdelyayushaya oblast', zapolnennuyu plazmoi solnechnogo vetra i plazmoi mezhzvezdnogo proishozhdeniya, my v [3] nazvali geliopauzoi. Imenno geliopauzu v dal'neishem budem schitat' granicei Solnechnoi sistemy.

Kogda avtor nastoyashei stat'i vmeste so svoimi kollegami opublikovali v 1970 godu rabotu [4], v kotoroi predlagalas' gazodinamicheskaya model' vzaimodeistviya solnechnogo vetra so sverhzvukovym potokom mezhzvezdnogo gaza, oni ne predstavlyali sebe, chto uzhe na sleduyushii god izmereniya rasseyannogo solnechnogo izlucheniya na sputnike OGO-5 podtverdyat nalichie takogo sverhzvukovogo dvizheniya otnositel'no Solnca, a zapusk v seredine 70-h godov amerikanskih kosmicheskih apparatov (KA) “Voyadzher 1 i 2” i “Pioner 10 i 11, osnovnoi cel'yu kotoryh yavlyaetsya issledovanie vneshnih oblastei Solnechnoi sistemy, sdelaet etu model' osobenno aktual'noi. Avtorami raboty [4] rukovodilo lish' chuvstvo neudovletvorennosti matematicheskim resheniem dlya solnechnogo vetra, poluchennym E. Parkerom (sm. v [2]). Iz etogo resheniya sledovalo, chto za orbitoi Zemli solnechnyi veter dvizhetsya s postoyannoi sverhzvukovoi skorost'yu vplot' do beskonechnosti. Poslednee protivorechilo fizicheskoi real'nosti, poskol'ku okruzhayushaya mezhzvezdnaya sreda ne yavlyaetsya vakuumom, a zapolnena gazom s konechnym davleniem. Sledovatel'no, solnechnyi veter dolzhen tormozit'sya na mezhzvezdnoi srede, a ego skorost' ne mozhet byt' do beskonechnosti postoyannoi. Prinyav vo vnimanie, chto Solnce dvizhetsya otnositel'no blizhaishih zvezd so skorost'yu 20 km/s, i predpolozhiv, chto mezhzvezdnyi gaz dvizhetsya otnositel'no Solnca s toi zhe skorost'yu, avtory raboty [4] i postroili svoyu model', “sshiv” reshenie E. Parkera s resheniem dlya postupatel'nogo, sverhzvukovogo potoka mezhzvezdnogo gaza (bolee podrobno ob etoi modeli sm. v [3]).

S teh por proshlo bolee 25 let. Vse eto vremya ni na minutu ne oslabevala nasha rabota nad usovershenstvovaniem predlozhennoi v 1970 godu modeli, chto, kak nadeyus', pozvolilo nam sohranit' liderstvo v etoi oblasti nauchnyh issledovanii. My vklyuchali v nee vse novye i novye fizicheskie yavleniya, dobivalis' vse bol'shei tochnosti i korrektnosti raschetov. Osobenno nas vdohnovlyalo to obstoyatel'stvo, chto energeticheskogo resursa izmeritel'nyh priborov, ustanovlennyh na kosmicheskih apparatah “Voyadzher” i “Pioner”, dostatochno, chtoby peredavat' nauchnuyu informaciyu vplot' do 2010 goda. V nastoyashee vremya eti apparaty, nahodyas' na rasstoyaniyah v neskol'ko desyatkov astronomicheskih edinic (odna astronomicheskaya edinica (a.e.) ravna rasstoyaniyu ot Zemli do Solnca), priblizhayutsya k granice Solnechnoi sistemy. Pri etom oni uzhe davno vyshli za predely orbit vseh planet Solnechnoi sistemy. Na ris. 1a, izobrazheny proekcii na ploskost' ekliptiki traektorii kosmicheskih apparatov “Voyadzher 1 i 2” i “Pioner 10 i 11” vplot' do 2000 goda (mezhzvezdnyi gaz dvizhetsya otnositel'no Solnechnoi sistemy sleva napravo), a na ris. 1b, - ih geliograficheskaya shirota. Vse apparaty, krome “Pionera 10”, udalyayutsya ot Solnca v storonu nabegayushego potoka mezhzvezdnoi sredy (podvetrennaya storona). “Pioner 10” dvizhetsya v “hvost” geliosfery. Eti apparaty udalyayutsya ot Solnca v srednem so skorost'yu 2-3 a.e. v god. Eto oznachaet, chto, nahodyas' v nastoyashee vremya na geliocentricheskih rasstoyaniyah v neskol'ko desyatkov astronomicheskih edinic, k 2010 godu oni budut peredavat' informaciyu s rasstoyanii bolee sotni astronomicheskih edinic, to est' s teh rasstoyanii, na kotoryh, kak predskazyvaet opisannaya v [3] model', naibolee sil'no proyavlyayutsya effekty vzaimodeistviya solnechnogo vetra s mezhzvezdnym gazom. K sozhaleniyu, zapusk v konce 90-h godov v SShA specializirovannogo kosmicheskogo apparata pod nazvaniem “Mezhzvezdnyi zond” (ob etom zonde shla rech' v [3]), osnovnoi cel'yu kotorogo kak raz i yavlyaetsya issledovanie takih udalennyh oblastei okolosolnechnogo kosmicheskogo prostranstva, otlozhen na bolee pozdnii srok.

Ris. 1. a - traektorii kosmicheskih apparatov “Voyadzher” i “Pioner” v proekcii na ploskost' ekliptiki, b - ih geliograficheskaya shirota

My proanaliziruem eksperimental'nye metody, pri pomoshi kotoryh predprinimayutsya popytki opredelit' rasstoyanie do geliopauzy, to est' do granicy Solnechnoi sistemy v sootvetstvii s opredeleniem, dannym vyshe. No snachala raz'yasnim nekotorye fizicheskie ponyatiya, kotorye byli vvedeny v stat'e [3].

Kakov harakter vzaimodeistviya solnechnogo vetra s mezhzvezdnym gazom

Soglasno modeli vzaimodeistviya solnechnogo vetra s mezhzvezdnym gazom, izlozhennoi v [3], kartina vzaimodeistviya imeet vid, kachestvenno predstavlennyi na ris. 2. Solnechnyi veter, imeyushii, kak bylo otmecheno, uzhe na orbite Zemli bol'shuyu sverhzvukovuyu skorost', natalkivaetsya na sverhzvukovoi potok mezhzvezdnogo gaza, dvizhushiisya otnositel'no Solnca so skorost'yu $V_{\infty}$ = 25 km/s (pri temperature mezhzvezdnogo gaza $T_{\infty}$ = 8000 K chislo Maha, kotoroe opredelyaetsya kak otnoshenie skorosti gaza k skorosti zvuka, ravno $M_{\infty}$ = 2). V aeromehanike izvestno, chto zatormozit' sverhzvukovoi potok gaza do dozvukovyh skorostei nevozmozhno bez obrazovaniya v etom potoke udarnoi volny, to est' poverhnosti, na kotoroi skorost' rezko padaet, a temperatura rezko vozrastaet (uskorit' zhe potok gaza ot dozvukovoi skorosti k sverhzvukovoi bez skachka parametrov vozmozhno, naprimer, v sople Lavalya, sm. [2]). Otsyuda sleduet, chto pri stolknovenii sverhzvukovogo potoka gaza ot tochechnogo istochnika (Solnce) so sverhzvukovym ploskoparallel'nym potokom (mezhzvezdnyi gaz) dolzhny vozniknut' chetyre sil'no razlichayushiesya po svoim parametram oblasti techeniya: oblast' I, zapolnennaya obychnym solnechnym vetrom; oblast' II, ogranichennaya udarnoi volnoi TS (ot angl. termination shock), kotoraya obrazuetsya v solnechnom vetre pri ego tormozhenii na mezhzvezdnom gaze, i poverhnost'yu HP (ot angl. heliopause), kotoraya otdelyaet solnechnyi veter, razogretyi i zatormozhennyi v udarnoi volne TS, ot gaza mezhzvezdnoi sredy; oblast' III mezhdu geliopauzoi HP i golovnoi udarnoi volnoi BS (ot angl. bow shock), kotoraya obrazuetsya v rezul'tate tormozheniya mezhzvezdnogo gaza na solnechnom vetre, i oblast' IV, zapolnennaya sverhzvukovym potokom mezhzvezdnoi sredy, ne proshedshim cherez udarnuyu volnu BS.

Ris. 2. Obshaya kartina vzaimodeistviya solnechnogo vetra s mezhzvezdnoi sredoi. BS - golovnaya udarnaya volna, NR - geliopauza ili granica Solnechnoi sistemy, TS - udarnaya volna v solnechnom vetre, H_ms - atomy vodoroda, pronikayushie v solnechnyi veter iz mezhzvezdnoi sredy, H_sv - atomy vodoroda, voznikshie posle perezaryadki H_ms na protonah solnechnogo vetra

Chtoby poyasnit' obrazovanie, naprimer, golovnoi udarnoi volny BS, predstavim sebe sverhzvukovoi samolet, letyashii v vozduhe. Sidya v kabine takogo samoleta my okazhemsya v tom polozhenii, kogda vozduh budet obtekat' korpus samoleta so sverhzvukovoi skorost'yu. Letchiki znayut, chto pered takim samoletom obyazatel'no obrazuetsya udarnaya volna, v kotoroi vozduh rezko (skachkom parametrov) tormozitsya i sil'no razogrevaetsya (po etoi prichine chasto prihoditsya dazhe nanosit' special'nye teplozashitnye pokrytiya na korpus samoleta). Analogom korpusa takogo samoleta yavlyaetsya geliopauza HP, kotoraya i obtekaetsya sverhzvukovym potokom gaza mezhzvezdnoi sredy (tol'ko vmesto tverdogo prepyatstviya etot gaz natalkivaetsya na solnechnyi veter).

Poskol'ku teoreticheskaya gidroaeromehanika imeet delo s model'nym predstavleniem gaza kak sploshnoi sredy, to dva potoka takih gazov (oblasti I i IV ) ne mogut proniknut' drug v druga. Granica ih razdela kak raz i est' geliopauza, kotoraya, po terminologii gidroaeromehaniki, yavlyaetsya tangencial'nym razryvom. Imenno geliopauzu my i budem schitat' granicei Solnechnoi sistemy, poskol'ku potok gaza, istekayushii iz Solnca, ne mozhet vyiti za etu granicu, to est' zapolnyaet tol'ko oblasti I i II na ris. 2.

Kak bylo opisano v [3], neitral'nye chasticy (atomy vodoroda N, geliya Ne, kisloroda O i dr.) predstavlyayut soboi gaz, dvizhenie kotorogo ne mozhet byt' opisano v ramkah modeli sploshnoi sredy. Imenno poetomu takie chasticy mogut pronikat' iz mezhzvezdnoi sredy v Solnechnuyu sistemu, v toi ili inoi stepeni vzaimodeistvuya s plazmennoi komponentoi, struktura techeniya kotoroi predstavlena na ris. 2. Takim obrazom, neitral'nye chasticy mezhzvezdnogo proishozhdeniya mogut peresekat' poverhnosti BS, HP, TS i pronikat' v Solnechnuyu sistemu, gde i obnaruzhivayutsya pri pomoshi kosmicheskih apparatov (metody ih registracii budut izlozheny nizhe). Ih traektorii na ris. 2 izobrazheny shtrihovoi liniei.

Neitral'nye atomy i molekuly, pronikaya iz mezhzvezdnoi sredy v Solnechnuyu sistemu, podvergayutsya vliyaniyu razlichnyh fizicheskih processov: fotoionizacii solnechnym izlucheniem, processam perezaryadki (sm. [2]) s protonami, udarnoi ionizacii vsledstvie stolknovenii s elektronami i t.p. Na nih takzhe deistvuyut sila gravitacionnogo prityazheniya Solnca i sila solnechnogo radiacionnogo davleniya (sila ottalkivaniya). Poetomu neitral'nye chasticy mezhzvezdnogo proishozhdeniya preterpevayut sushestvennye izmeneniya po mere ih vtorzheniya v Solnechnuyu sistemu. Poslednee obstoyatel'stvo navodit na mysl', chto vozmozhno kosvennoe opredelenie mestopolozheniya geliopauzy (granicy Solnechnoi sistemy) po registracii takih izmenenii. V chastnosti, atomy vodoroda ves'ma effektivno vzaimodeistvuyut s plazmennoi komponentoi cherez posredstvo ih perezaryadki s protonami, v to vremya kak vzaimodeistvie atomov Ne s protonami prenebrezhimo malo. Eto oznachaet, chto atomy geliya, vtorgayas' v Solnechnuyu sistemu, pochti ne izmenyayut svoi parametry (naprimer, temperaturu i plotnost'), a parametry atomov vodoroda dolzhny byt' podvergnuty sushestvennym izmeneniyam. Naprimer, oblast' mezhdu BS i HR na ris. 2 dolzhna byt' svoeobraznym fil'trom, umen'shayushim plotnost' atomov vodoroda, vhodyashih v Solnechnuyu sistemu. Sravnivaya parametry sootvetstvuyushego elementa, izmeryaemye putem astronomicheskih nablyudenii v mezhzvezdnoi srede, s analogichnymi izmeryaemymi parametrami v Solnechnoi sisteme, mozhno sudit' o fizicheskom mehanizme izmeneniya etih parametrov. Interesno, chto atomy kisloroda takzhe dovol'no effektivno vzaimodeistvuyut s plazmennoi strukturoi i tak zhe, kak i vodorod, podvergayutsya sil'nomu ee vliyaniyu pri svoem dvizhenii iz mezhzvezdnoi sredy.

Nashi raschety pokazyvayut [3], chto udarnaya volna TS v solnechnom vetre i geliopauza HP otstoyat ot Solnca v podvetrennoi storone na rasstoyaniyah primerno 90 i 120 a.e. sootvetstvenno. Pri etom rasstoyanie do udarnoi volny TS na protivopolozhnoi storone ot Solnca primerno v dva raza bol'she, a geliopauza voobshe otsutstvuet, to est' v oblasti za Solncem net chetkoi granicy, otdelyayushei solnechnyi veter ot mezhzvezdnoi plazmy.

Vozmozhnye metody nablyudeniya granicy solnechnoi sistemy

Metody eksperimental'nogo izucheniya harakteristik oblasti sil'nogo vzaimodeistviya solnechnogo vetra i mezhzvezdnoi sredy mozhno uslovno razdelit' na dve gruppy: (a) kosvennye izmereniya parametrov techeniya, dlya interpretacii kotoryh trebuetsya privlechenie kakoi-libo real'noi teoreticheskoi modeli, i (b) pryamye ih izmereniya, kak, naprimer, neposredstvennoe izmerenie skachka parametrov plazmy v udarnoi volne TS. Dlya realizacii pryamyh izmerenii kosmicheskomu apparatu trebuetsya neposredstvenno dostich' teh oblastei, vyyavlenie fizicheskih osobennostei kotoryh predstavlyaet nauchnyi interes. K takim otnosyatsya oblasti II i III na ris. 2, i, kak vidno iz ris. 1, kosmicheskie apparaty mogut dostich' ih tol'ko v sleduyushem stoletii. Tem ne menee uzhe seichas pryamye izmereniya skorosti solnechnogo vetra v oblasti I na apparatah “Voyadzher” i “Pioner” ukazyvayut na ego zamedlenie i razogrev s uvelicheniem geliocentricheskogo rasstoyaniya. Eti effekty predskazyvalis' ranee teoreticheski i ob'yasnyalis' kak sledstvie vozdeistviya na solnechnyi veter protonov, obrazovavshihsya v rezul'tate perezaryadki atomov N, dvizhushihsya iz mezhzvezdnoi sredy, na protonah solnechnogo vetra.

Odnako do sih por naibol'shuyu informaciyu o haraktere vzaimodeistviya solnechnogo vetra s mezhzvezdnoi sredoi dali kosvennye izmereniya, kotorye udobny tem, chto mozhno sudit' o fizicheskih processah v oblastyah, sil'no udalennyh ot mesta izmereniya. Naprimer, mozhno mnogoe skazat' ob oblasti perehoda ot solnechnogo vetra k mezhzvezdnoi srede, provodya izmereniya na 1 a.e. V kachestve illyustracii mozhno otmetit', chto nachinaya s 1971 goda eksperimenty po rasseyannomu solnechnomu izlucheniyu, provodivshiesya na kosmicheskih apparatah OGO-5, “Venera”, “Mars” i dr., pokazali, chto iz mezhzvezdnoi sredy v solnechnyi veter pronikayut atomy vodoroda i geliya (dlya dlin voln v 1216 i 584 A sootvetstvenno), vektor skorosti kotoryh nahoditsya pochti v ploskosti ekliptiki i raven po velichine 20-25 km/s, a ih temperatura poryadka 8000-10 000 K (sverhzvukovoe techenie). Koncentracii atomov N i Ne v mezhzvezdnoi srede iz etih eksperimentov ocenivalis' kak n(H) = 0,05 sm^{- 3}, n(He) = 0,01 sm^{- 3} sootvetstvenno.

V chem zaklyuchaetsya princip takih izmerenii? V chastnosti, atomy vodoroda, dvizhushiesya iz mezhzvezdnoi sredy, rasseivayut solnechnoe izluchenie na dline volny 1216 A (1 A = 10^{- 8} sm). Eto rasseyannoe izluchenie mozhno detektirovat' priborom, ustanovlennym na bortu kosmicheskogo apparata, vyshedshego za predely zemnoi atmosfery, naprimer na bortu sputnika Zemli. Na ris. 3 pokazana principial'naya shema takih izmerenii, provodivshihsya na sputnikah “Prognoz”. Po intensivnosti prinimaemogo signala mozhno sudit' o plotnosti rasseivayushih chastic, a po effektu Doplera - o napravlenii ih dvizheniya. Chtoby poluchit' velichinu skorosti i temperaturu gaza, predstavlyayushego soboi atomy N, pribor, kotoryi byl ustanovlen na bortu “Prognoza”, imel special'nuyu “kyuvetu” s izvestnoi velichinoi pogloshaemogo izlucheniya na dline volny 1216 A (izluchenie na etoi dline volny chasto nazyvayut laiman-al'fa-izlucheniem). Analogichnye izmereniya, no na dline volny 584 A mozhno provodit' dlya opredeleniya parametrov atomov Ne, pronikayushih v Solnechnuyu sistemu iz mezhzvezdnoi sredy. Ochevidno, chto interpretaciya takih izmerenii sil'no zavisit ot prinyatoi modeli techeniya. Tak, naprimer, pervye interpretacii izmerenii parametrov atomov N ne prinimali v raschet effekt “fil'tra” v oblasti sil'nogo vzaimodeistviya mezhdu solnechnym vetrom i plazmennoi komponenty mezhzvezdnoi sredy (oblasti mezhdu BS i TS).

Ris. 3.Principial'naya shema izmerenii rasseyannogo solnechnogo izlucheniya priborom, ustanovlennym na bortu sputnika Zemli. Strelka ukazyvaet napravlenie dvizheniya atomov mezhzvezdnoi sredy, kotorye pronikayut v Solnechnuyu sistemu. Belyi kvadratik ukazyvaet na ploskost', v kotoroi vrashaetsya pribor, ustanovlennyi dlya izmerenii, V_S - vektor skorosti Zemli, 1-5 - polozheniya pribora v pyati seansah

Interesno, chto astrofizicheskie ocenki kosmicheskogo soderzhaniya geliya po otnosheniyu k vodorodu dayut velichinu n(He) / n(H) $\approx$ 0,1, a izmeryaemoe po rasseyannomu solnechnomu izlucheniyu to zhe otnoshenie v Solnechnoi sisteme daet velichinu sushestvenno bol'shuyu. Estestvenno, chto interpretaciya poluchennogo rashozhdeniya davala povod dlya razmyshleniya. Somneniya byli mgnovenno rasseyany posle togo, kak v rabotah Maksa Uollisa (Kardiff-kolledzh) i avtora etih strok s sotrudnikami bylo pokazano, chto oblast' III na ris. 2 igraet vazhnuyu rol' (rol' svoeobraznogo “fil'tra”) v proniknovenii nekotoryh atomov, i v chastnosti atomov vodoroda, iz mezhzvezdnoi sredy v Solnechnuyu sistemu, i ne uchityvalas' pri pervyh interpretaciyah rasseyannogo solnechnogo izlucheniya. Etot “fil'tr” vazhen dlya atomov N vsledstvie bol'shoi effektivnosti ih perezaryadki s protonami (podrobnee sm. v [3]) i prakticheski ne vliyaet na dvizhenie atomov geliya, poskol'ku effektivnost' perezaryadki atomov Ne mnogo men'she. Eto i privodit k uvelichennomu otnosheniyu n(He) / n(H) v Solnechnoi sisteme. Takim obrazom, udaetsya kosvennym obrazom podtverdit' nalichie oblasti III, gde vzaimodeistvie solnechnogo vetra s mezhzvezdnoi sredoi proyavlyaetsya naibolee sil'no. Tot zhe effekt, no drugimi metodami byl nedavno podtverzhden izmereniyami na unikal'nom kosmicheskom apparate “Uliss”, zapushennom Evropeiskim kosmicheskim agentstvom v oktyabre 1990 goda dlya provedeniya eksperimentov vne ploskosti solnechnoi ekliptiki. Zdes' nado otmetit', chto oblast' II v principe takzhe yavlyaetsya “fil'trom” dlya atomov N vsledstvie ih perezaryadki s protonami solnechnogo vetra. Odnako etot “fil'tr” maloeffektiven iz-za togo, chto koncentraciya protonov v etoi oblasti sushestvenno men'she koncentracii protonov mezhzvezdnoi sredy v oblasti III.

Na bortu kosmicheskih stancii “Voyadzher” takzhe provodyatsya izmereniya rasseyannogo solnechnogo laiman-al'fa-izlucheniya. Rezul'taty etih izmerenii nevozmozhno bylo ob'yasnit' na osnove teorii, ne uchityvayushei plazmennuyu komponentu mezhzvezdnoi sredy: okazyvaetsya, chto intensivnost' izmerennogo izlucheniya padaet s udaleniem ot Solnca sushestvenno medlennee, chem predskazyvaetsya etoi teoriei. Otkrytyi teoreticheski v rabote [5] effekt nemonotonnogo izmeneniya koncentracii atomov vodoroda vblizi granicy Solnechnoi sistemy, to est' vblizi geliopauzy, pozvolil ob'yasnit' eto yavlenie. Na ris. 4 pokazano raspredelenie s podvetrennoi storony bezrazmernoi plotnosti atomov N, dvizhushihsya iz mezhzvezdnoi sredy v Solnechnuyu sistemu. Chtoby poluchit' razmernuyu plotnost' (v sm^{- 3}), nado umnozhit' na 0,14. Maksimum etogo raspredeleniya, poluchivshii nazvanie vodorodnoi stenki, i yavlyaetsya svoeobraznoi harakteristikoi granicy Colnechnoi sistemy, a rasseyanie na nei solnechnogo izlucheniya daet effekt bolee medlennogo ubyvaniya intensivnosti laiman-al'fa-izlucheniya, izmeryaemogo na “Voyadzherah”. Interesno otmetit', chto spektry poglosheniya izlucheniya v linii 1216 A, poluchennye na HST (Hubble Space Telescop) uchenymi iz Boulderskogo universiteta (SShA), priveli k vyvodu o tom, chto ob'yasnenie rezul'tatov eksperimenta vozmozhno tol'ko pri privlechenii effekta vodorodnoi stenki (vodorodnaya stenka daet dopolnitel'nuyu liniyu poglosheniya v poluchennyh spektrah). Etim samym uchenye iz Boulderskogo universiteta, provodivshie eti izmereniya, zayavili ob eksperimental'nom podtverzhdenii nalichiya vodorodnoi stenki vblizi granicy Solnechnoi sistemy.

Ris. 4.Rasschitannoe teoreticheski raspredelenie s podvetrennoi storony plotnosti atomov N, dvizhushihsya iz mezhzvezdnoi sredy. Pik etogo raspredeleniya, nahodyashiisya vblizi geliopauzy, polozhenie kotoroi otmecheno cherez NR, nazvan vodorodnoi stenkoi

God nazad rossiiskaya televizionnaya programma “Vremya” neozhidanno ob'yavila o tom, chto amerikanskimi uchenymi obnaruzhena granica Solnechnoi sistemy, rasstoyanie do kotoroi ocenivalos' v 120-150 a.e. Kak chasto doverchivyi slushatel' prinimaet raznogo roda nedostovernye svedeniya za istinu v poslednei instancii! Nam, estestvenno, tozhe hotelos' poverit' v eto soobshenie, poskol'ku nashi ocenki razmerov Solnechnoi sistemy sovpadali s soobshennymi v programme “Vremya” (rasstoyanie do geliopauzy ocenivalos' v 120 a.e.). Odnako okazalos', chto eto sil'noe utverzhdenie bylo svyazano s izmereniyami na apparatah “Voyadzher” nizkochastotnogo radioizlucheniya vblizi 2 kGc. Odna iz ego interpretacii privela k vyvodu o tom, chto kolebanie izmeryaemogo elektricheskogo polya s takoi chastotoi mozhet byt' sledstviem idushego ot geliopauzy signala, kotoryi voznikaet iz-za ee vzaimodeistviya s vozmusheniyami, pronikayushimi syuda iz solnechnogo vetra. Znaya skorost' rasprostraneniya etogo signala i vremya ego prohozhdeniya, mozhno opredelit' rasstoyanie do geliopauzy NR, to est' rasstoyanie do granicy Solnechnoi sistemy. Yasno, chto eta ocenka sil'no zavisit ot modeli techeniya, nosit ves'ma kosvennyi harakter i ne yavlyaetsya vpolne dostovernoi, hotya prichina vozniknoveniya samogo signala mozhet byt' rassmotrena kak razumnaya gipoteza.

Bol'shie nadezhdy v eksperimental'nom plane vozlagayutsya na pryamye izmereniya plazmennyh parametrov na kosmicheskih apparatah “Voyadzher 1 i 2” i “Pioner 10 i 11”. V chastnosti, imeetsya nadezhda, chto v nedalekom budushem nekotorye iz nih smogut peresech' udarnuyu volnu v solnechnom vetre TS (apparat “Pioner 10” udalyaetsya ot Solnca vdol' vektora skorosti mezhzvezdnogo gaza, to est' on nahoditsya v hvoste geliosfery, gde rasstoyanie do TS v dva raza bol'she, chem v podvetrennoi storone). Chto kasaetsya kosvennyh izmerenii, to nashi nadezhdy svyazyvayutsya s provodimym v nastoyashee vremya francuzskimi uchenymi eksperimentom SWAN po rasseyannomu solnechnomu izlucheniyu, na bortu sputnika SOHO, zapushennogo v konce proshlogo goda, i s eksperimentami na bortu kosmicheskogo apparata “Uliss”, o kotorom shla rech' v stat'e [2].

Zaklyuchenie

My videli, chto teoreticheskaya model' stroeniya geliosfery, ogranichennoi geliopauzoi, privodit k ocenke razmera Colnechnoi sistemy v sotnyu i bolee astronomicheskih edinic. Odnako model'nye predstavleniya trebuyut vse novyh eksperimental'nyh podtverzhdenii. Pri etom naibolee interesnymi dlya fiziki rassmotrennogo v nashei stat'e yavleniya okazhutsya rashozhdeniya, kotorye, ochevidno, poyavyatsya pri sravnenii predskazanii teorii s rezul'tatami eksperimentov. Usovershenstvovanie teoreticheskoi modeli putem vvedeniya v nee novyh fizicheskih komponent, takih, naprimer, kak mezhplanetnoe i mezhzvezdnoe magnitnye polya, galakticheskaya i anomal'naya sostavlyayushie kosmicheskih luchei i t.p., pomozhet vyyavit' novye fizicheskie yavleniya i ustranit' vozmozhnye rashozhdeniya. Predstoit eshe issledovat' vliyanie solnechnoi aktivnosti na strukturu geliosfery i proniknovenie razlichnyh atomov i molekul iz mezhzvezdnoi sredy v Solnechnuyu sistemu. Poslednyaya problema mozhet imet' i prikladnoe znachenie, poskol'ku vpolne vozmozhno, chto isparenie nekotoryh elementov iz atmosfer planet, vklyuchaya nashu Zemlyu, vospolnyaetsya za schet ih pritoka iz mezhzvezdnoi sredy.

V nastoyashii moment pod vliyaniem vse novyh eksperimental'nyh dannyh nasha gruppa aktivno rabotaet nad usovershenstvovaniem modeli, pervyi variant kotoroi predlozhen eshe v 1970 godu v rabote [4].

Literatura

[1].	Fizika kosmosa. M.: Sov. enciklopediya, 1976.
[2].	Baranov V.B. Chto takoe solnechnyi veter // Sorosovskii Obrazovatel'nyi Zhurnal. 1996. No 12. S. 81-86.
[3].	Baranov V.B., Krasnobaev K.V., Kulikovskii A.G. Model' vzaimodeistviya solnechnogo vetra s mezhzvezdnoi sredoi // Dokl. AN SSSR. 1970. T. 194, vyp. 1. S. 41-44.
[4].	Baranov V.B., Krasnobaev K.V., Kulikovskii A.G. Model' vzaimodeistviya solnechnogo vetra s mezhzvezdnoi sredoi // Dokl. AN SSSR. 1970. T. 194, vyp. 1. S. 41-44.
[5].	Baranov V.B., Lebedev M.G., Malama Yu.G. The Influence of the Interface between the Heliosphere and the Local Interstellar Medium on the Penetration of the H-atoms to the Solar System // Astrophys. J. 1991. Vol. 375. P. 347-351.

Publikacii s klyuchevymi slovami: geliopauza - solnechnaya sistema - Solnechnyi veter - Mezhzvezdnaya sreda Publikacii so slovami: geliopauza - solnechnaya sistema - Solnechnyi veter - Mezhzvezdnaya sreda
Sm. takzhe: Semeinyi portret Solnechnoi sistemy Smotrya v storonu s solnechnogo zonda "Parker" Apollon-11: kak poimat' nemnogo Solnca Stranniki Zhestkaya posadka letayushei tarelki v pustyne Yuta Planety Solnechnoi sistemy: naklony i vrashenie Padenie shara v Solnechnoi sisteme Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce