Rambler's Top100Astronet    
  po tekstam   po klyuchevym slovam   v glossarii   po saitam   perevod   po katalogu 		 

Solnce i mezhzvezdnaya sreda

V.G.KURT

Moskovskii gosudarstvennyi universitet im. M.V. Lomonosova

Dvizhenie Solnca otnositel'no mezhzvezdnoi sredy pozvolyaet issledovat' atomy mezhzvezdnoi sredy (vodorod i gelii) v blizhaishih okrestnostyah Solnca. Potok etih atomov poluchil nazvanie mezhzvezdnogo vetra, i ego issledovaniyu posvyasheno neskol'ko special'no postavlennyh kosmicheskih eksperimentov. Razrabotana i teoriya etogo novogo effekta.

Solnce, kak i vse zvezdy v nashei Galaktike, pogruzheno v mezhzvezdnuyu sredu. Mezhzvezdnaya sreda sostoit iz gaza, pyli, magnitnyh polei, kosmicheskih luchei (chastic vysokih energii). Gaz i pyl' pogloshayut izluchenie zvezd. Imenno po etomu poglosheniyu mezhzvezdnyi gaz i byl otkryt v nachale XX veka. V zavisimosti ot temperatury i plotnosti mezhzvezdnyi gaz sam izluchaet i v liniyah teh elementov, iz kotoryh on sostoit, i v nepreryvnom spektre (kontinuume). Pyl' mezhzvezdnoi sredy yavlyaetsya, kak pravilo, holodnoi, i ee temperatura nahoditsya v predelah 100-10 K. Estestvenno, izluchenie pyli nahoditsya v dalekoi infrakrasnoi oblasti. Temperatura zhe gaza mezhzvezdnoi sredy mozhet nahodit'sya v shirokih predelah ot 10 i do 107 K, ona zavisit ot plotnosti i istochnikov nagreva - blizko raspolozhennyh goryachih zvezd-gigantov spektral'nogo klassa O, V i A. Temperatura poverhnosti takih zvezd dostigaet 40 000 K, a svetimost' mozhet dostigat' 105 svetimostei Solnca. Mezhzvezdnyi gaz mozhet nahodit'sya v dvuh ustoichivyh fazah: v vide neitral'nogo gaza i v ionizovannom sostoyanii. Konechno, eto otnositsya k ego osnovnoi komponente - vodorodu. Mogut sushestvovat' i oblaka, v kotoryh, naprimer, vodorod celikom ionizovan, a gelii nahoditsya v neitral'nom sostoyanii. Ochen' plotnye malen'kie oblaka chashe sostoyat iz neitral'nogo gaza, a inogda i iz molekul, glavnym obrazom iz molekulyarnogo vodoroda H2 , razrezhennaya sreda nahoditsya v bolee vysokoi stadii dissociacii i ionizacii. Vsya nasha Galaktika okruzhena ochen' razrezhennoi vysokoionizovannoi sredoi - koronoi s plotnost'yu v sotye ili tysyachnye doli atoma na 1 sm3 i s temperaturoi svyshe milliona gradusov. No dazhe ochen' plotnye oblaka s koncentraciei svyshe 100 atomov/sm3 vsegda slabo ionizovany (ne / nH ~ 10- 5). Istochnik etoi ionizacii - kosmicheskie luchi (tochnee, ih nizkoenergichnaya komponenta), pronizyvayushie vsyu Galaktiku.

Prinyato delit' mezhzvezdnuyu sredu na zony HI - neitral'nyi gaz i zony HII - ionizovannyi gaz. Povtorim, chto eto otnositsya k osnovnoi komponente gaza - atomarnomu vodorodu. V 1939 godu vydayushiisya amerikanskii astrofizik Bent Stremgren sozdal teoriyu zon HII, okruzhayushih goryachie gigantskie zvezdy. Sut' ego teorii sostoit v priravnivanii chisla ionizuyushih fotonov s energiei bol'she 13,56 eV (LC-kvantov), ispushennyh zvezdoi za odnu sekundu i pogloshennyh v sfere ob'emom $4/3\pi r^{3}_{s}$, chislu rekombinacii atomov vodoroda na vse urovni, krome pervogo. Rekombinaciya zhe na pervyi uroven' soprovozhdaetsya rozhdeniem novogo zhestkogo LC-kvanta, sposobnogo vnov' ionizovat' neitral'nye atomy:

$4\pi F(L_{C})=\frac{4}{3}\pi r^{3}_{s}n_{i} n_{e} \sum \limits_{i=2}^{\infty} \alpha_i (T)=\frac{4}{3} \pi r^{3}_{s} n^{2}_{e} (\alpha_{\sum}-\alpha_{1})$, (1)

gde $4\pi F(L_{C})$ - polnyi potok LC-kvantov, izluchaemyh zvezdoi za 1 s; rs - radius zony polnoi ionizacii (zony Stremgrena); ne , ni - koncentraciya elektronov i ionov; $\alpha_{\sum}$ - veroyatnost' rekombinacii na vse urovni; $\alpha_{1}$ - veroyatnost' rekombinacii na pervyi, samyi nizhnii uroven' atoma vodoroda.

Iz vyrazheniya (1) naidem radius zony Stremgrena

$$r_{s}=n^{-2/3}_e \left[4\pi F(L_{C})\frac{3}{4\pi( \alpha_{\sum}-\alpha_{1})}\right]^{1/3}\,.$$ (2)

Iz formuly (2) vidno, chto radius zony ionizovannogo vodoroda proporcionalen elektronnoi plotnosti v stepeni - 2/3, potoku ionizuyushih kvantov, izluchaemyh zvezdoi, v stepeni 1/3 i veroyatnosti rekombinacii na vse urovni, krome pervogo, v stepeni -1/3. Dlya goryachih gigantov radiusy zon Stremgrena dostigayut 10 ili dazhe 100 parsek, a massa ionizovannogo vodoroda vnutri etih zon v desyatki i sotni tysyach raz prevyshaet massu samoi zvezdy. Perehodnaya oblast' mezhdu zonoi HI i HII uzkaya, poryadka sotyh dolei parseka, to est' $\Delta r_{s} / r_{s}$ ~ 10-3. Zony Stremgrena horosho razlichayutsya vblizi goryachih zvezd po ih svecheniyu v rekombinacionnoi linii vodoroda H$\alpha$, dlina volny kotoroi ravna 6563 A i lezhit v krasnoi oblasti spektra. Eti zony vpolne stacionarny, i dvizhenie zvezdy otnositel'no mezhzvezdnoi sredy prakticheski nesushestvenno.

Sovershenno inache delo obstoit so zvezdami tipa nashego Solnca, holodnymi karlikami, izluchayushimi ochen' malo kvantov v oblasti energii svyshe 13,56 eV, sposobnyh ionizovat' okruzhayushii zvezdu mezhzvezdnyi gaz. Dlya nashego Solnca energiya v etom diapazone sostavlyaet vsego odnu millionnuyu dolyu polnogo potoka izlucheniya. Dlya takih zvezd vremya ionizacii vo mnogo raz men'she vremeni rekombinacii atomarnogo vodoroda. Estestvenno, chto pri dvizhenii zvezdy v mezhzvezdnoi srede za nei tyanetsya hvost ionizovannogo gaza, kotoryi, konechno, zatem rekombiniruet i vnov' prevrashaetsya v neitral'nuyu komponentu mezhzvezdnoi sredy. Vblizi ot takoi zvezdy nahoditsya svoya malen'kaya zona Stremgrena, zona NII v tysyachi raz men'shaya, chem zona HII u goryachih gigantov.

Izuchenie zony HII u nashego Solnca stalo vozmozhnym lish' posle nachala zapuskov mezhplanetnyh avtomaticheskih stancii k Marsu i Venere. V seredine 60-h godov nasha gruppa iz Gosudarstvennogo astronomicheskogo instituta im. P.K. Shternberga pri MGU ustanovila na stanciyah “Mars” i “Venera” detektory dlya obnaruzheniya protyazhennyh vodorodnyh obolochek okolo etih planet. K tomu vremeni vodorodnaya korona Zemli byla uzhe dovol'no detal'no izuchena. Kak izvestno, na pervyh etapah osvoeniya mezhplanetnyh trass nekotorye nashi stancii ne doletali do etih planet, odnako neploho rabotali v techenie pervyh neskol'kih mesyacev poleta. Vpervye my obnaruzhili svechenie mezhplanetnoi sredy v linii atomarnogo vodoroda L$\alpha$ c dlinoi volny 1215,7 A so stancii “Zond-1” v 1967 godu. Byla pravil'no opredelena plotnost' vodoroda v mezhplanetnoi srede (neskol'ko sot atomov v 1 sm3), odnako my ne smogli ob'yasnit', kakim obrazom neitral'nye atomy vodoroda popadayut v okrestnosti Zemli i voobshe v predely Solnechnoi sistemy. Eto sdelali dva nemeckih astrofizika (P.V. Blum i H. Dzh. Far), kotorye vpervye obratili vnimanie na vazhnuyu rol' dvizheniya Solnca otnositel'no mezhzvezdnoi sredy. Vskore posle etogo nablyudeniya francuzskoi gruppy issledovatelei vo glave s prof. Zh.-E. Blamonom i Zh.-L. Berto so sputnika OGO-5 pozvolili poluchit' polnuyu kartu neba v linii L$\alpha$ . Dal'neishie nablyudeniya, vypolnennye nami s apparatov, zapuskaemyh k Venere, pozvolili polnost'yu proyasnit' etu problemu.

Sovmestnymi usiliyami sovetskih, francuzskih i nemeckih astrofizikov byla razrabotana izyashnaya teoriya vzaimodeistviya Solnca s okruzhayushei ego mezhplanetnoi sredoi. Naibolee polnye nablyudeniya byli vypolneny nashei gruppoi sovmestno s astronomami iz Sluzhby aeronomii Francii (Zh.-E. Blamonom i Zh.-L. Berto) na ISZ “Prognoz-5” i “Prognoz-6”. Na etih dvuh vysokoapogeinyh sputnikah byli ustanovleny ul'trafioletovye fotometry, vydelyavshie iz vsego ul'trafioletovogo spektra dva diapazona: liniyu atomarnogo vodoroda L$\alpha$ s $\lambda$ = 1215,7 A i liniyu atomarnogo geliya s dlinoi volny $\lambda$ = 584 A. Vazhnost' nablyudenii v linii geliya budet ob'yasnena nizhe. Sputniki “Prognoz” zapuskalis' na chetyrehsutochnuyu orbitu s perigeem 200 000 km i byli postoyanno orientirovany odnoi os'yu na Solnce. Oni vrashalis' s postoyannoi uglovoi skorost'yu 3° v sekundu, delaya odin oborot vokrug etoi osi za 2 min. Vse skany, ochevidno, prohodili cherez oba polyusa ekliptiki N i S. Tak kak Solnce peremeshaetsya otnositel'no zvezd na 1° v sutki, to za polgoda fotometr osmatrival vse nebo. Poluchennye nami v liniyah vodoroda i geliya karty sravnivalis' s razrabotannoi teoriei, chto pozvolilo opredelit' i utochnit' vse parametry modeli vzaimodeistviya Solnca s mezhzvezdnoi sredoi.

V chem zhe sut' etoi, na moi vzglyad, ochen' izyashnoi teorii i v chem ee otlichie ot modeli Stremgrena? Rassmotrim etu zadachu, polagaya, chto Solnce pokoitsya, a atomy mezhzvezdnoi sredy nabegayut na Solnce so skorost'yu v($\upsilon, \alpha_{0} , \delta_{0}$), gde $\upsilon$ - modul' skorosti dvizheniya Solnca otnositel'no mezhzvezdnoi sredy, $\alpha_{0} , \delta_{0}$ - pryamoe voshozhdenie i sklonenie tochki, v napravlenii kotoroi dvizhetsya Solnce. V pole tyagoteniya Solnca atomy otklonyayutsya ot svoego pryamolineinogo dvizheniya, proletaya mimo Solnca po giperbolicheskim traektoriyam. Chem blizhe k Solncu S proletayut atomy, tem sil'nee oni otklonyayutsya. Chem men'she parametr P, tem sil'nee otklonyayutsya atomy ot pervonachal'noi pryamolineinoi traektorii (ris. 1).

Ris. 1. Traektorii dvizheniya atomov neitral'nogo vodoroda otnositel'no Solnca dlya razlichnyh znachenii $\mu$ - otnosheniya svetovogo davleniya v linii L$\alpha$ (dlina volny $\lambda$ = 1215,7 A) k sile prityazheniya Solnca: a) - sluchai $\mu<1$; b) - $\mu$>1; v) - $\mu=1$, model' “pryamolineinogo dvizheniya. $F = Gm_{H}M_{\odot}/ r^{2}$; mH = 1,673 $\cdot$ 10-24 g - massa atoma vodoroda, $M_{\odot}$ = 1,989 $\cdot$ 1033 g - massa Solnca, G = 6,672 x 10-8 din/(sm2 $\cdot$ g)- postoyannaya tyagoteniya, r - rasstoyanie atoma ot Solnca v santimetrah. Svetovoe davlenie i sila prityazheniya Solnca proporcional'ny r-2, tak chto velichina $\mu$ ne zavisit ot rasstoyaniya do Solnca. Ionizaciya ne uchityvalas'

Odnako na atomy vodoroda deistvuet ne tol'ko sila prityazheniya Solnca, no i davlenie sveta v rezonansnoi linii vodoroda L$\alpha$. Davlenie sveta kak by umen'shaet massu Solnca i tem samym umen'shaet kriviznu traektorii atomov vodoroda. Otnoshenie sily davleniya sveta k gravitacionnomu prityazheniyu Solnca (oboznachim etu velichinu bukvoi $\mu$) - podlezhashaya opredeleniyu velichina. Ona zavisit ot intensivnosti v centre solnechnoi linii L$\alpha$. Pri znachenii etoi velichiny F($\lambda_{0}$) = 3,33 $\cdot$ 1011 fotonov/(sm2 $\cdot$ s $\cdot$ A) $\mu$ = 1, sila svetovogo davleniya sravnivaetsya s prityazheniem Solnca i atomy dvigayutsya pryamolineino. Esli zhe intensivnost' budet eshe vyshe, to atomy vodoroda budut otklonyat'sya v druguyu storonu, kak budto by na nih deistvuet sila ottalkivaniya. Vprochem, eto vryad li realizuetsya dazhe vo vremya maksimuma solnechnoi aktivnosti, kogda intensivnost' linii L$\alpha$ maksimal'na. Nakonec, v model' vhodit eshe odin vazhnyi parametr - plotnost' atomov vodoroda na beskonechnosti n0 . Pri etom my polagali, chto vse atomy vodoroda imeyut odnu i tu zhe skorost' dvizheniya otnositel'no Solnca (i po velichine, i po napravleniyu). Takaya uproshennaya model' poluchila naimenovanie holodnoi modeli. V nee ne vhodit poka temperatura atomov vodoroda na beskonechnosti. Proletaya mimo Solnca, atomy vodoroda mogut ionizovat'sya i tem samym perestat' rasseivat' solnechnoe izluchenie v linii L$\alpha$ . Ionizaciya atomov vodoroda osushestvlyaetsya dvumya processami: 1) fotoionizaciei zhestkim ul'trafioletovym i rentgenovskim izlucheniem s dlinoi volny koroche 912 A (energiya fotonov dolzhna prevyshat' 13,56 eV) i 2) soudareniem s protonami solnechnogo vetra (perezaryadka): H + p+ $\rightarrow$ p+ + H. Vtoroi process primerno v 2-3 raza bolee effektiven. Ionizovannye atomy vodoroda - protony podhvatyvayutsya potokom solnechnogo vetra (ego magnitnym polem) i vynosyatsya iz predelov Solnechnoi sistemy. Chem men'she parametr P, to est' chem blizhe proletayut atomy okolo Solnca i chem bol'she vremeni oni nahodyatsya blizko ot Solnca, tem bol'she veroyatnost' ih ionizacii. Vot i eshe odin parametr nashei zadachi - vremya zhizni $\tau_i$ atoma vodoroda na rasstoyanii 1 a.e.

Itogo v holodnoi modeli dlya atomarnogo vodoroda shest' neizvestnyh: $\upsilon, \alpha_{0} , \delta_{0} , n_{0} , \mu, \tau_{i}$ . Zametim, chto dva poslednih parametra zavisyat ot solnechnoi aktivnosti i, pryamo skazhem, yavlyayutsya ob'ektami issledovaniya fiziki Solnca. Ih v principe mozhno brat' iz “solnechnoi” literatury i ne opredelyat' iz nashih “nesolnechnyh” nablyudenii. Pri interpretacii nablyudenii nado uchest' eshe odin faktor - doplerovskii sdvig, voznikayushii iz-za radial'noi komponenty skorosti dvizheniya atoma vodoroda otnositel'no Solnca, chto privodit k smesheniyu rasseyannogo kvanta otnositel'no centra solnechnoi emissionnoi linii L$\alpha$ . Pri vsei izyashnosti etoi modeli v nei ne uchten eshe odin sushestvennyi faktor - temperatura T atomov vodoroda na beskonechnosti. Ego uchet privodit k razbrosu skorosti atomov $\upsilon$ kak po velichine, tak i po napravleniyu. Dlya atomarnogo vodoroda perenosnaya skorost' ~ 25 km/s vsego v dva raza bol'she teplovoi skorosti. Tol'ko posledovatel'nyi uchet vseh etih faktorov mozhet dat' horoshee soglasie nablyudenii s teoriei.

Uchet zhe temperatury - samaya trudnaya chast' zadachi. Poluchit' analiticheskie formuly dlya nablyudaemoi intensivnosti, k sozhaleniyu, ne udaetsya. Prihoditsya chislenno integrirovat' dlinnyi ryad somnozhitelei, berya v konechnom schete chislenno chetyrehkratnyi integral so slozhnoi podyntegral'noi funkciei. Tri integrala berutsya po koordinatam dx, dy, dz i odin - po luchu zreniya ot tochki nablyudenii i do beskonechnosti. Posle etogo prihoditsya eshe uchityvat' integrirovaniem razbros nachal'nyh skorostei atomov po napravleniyu i maksvellovskomu raspredeleniyu skorostei. Sovremennye matematicheskie metody pozvolyayut, k schast'yu, nahodit' mnogo parametrov pri dostatochnom chisle nablyudenii i ih dostatochno vysokoi tochnosti. Mozhno i razbit' zadachu na dva etapa: vnachale naiti dve geometricheskie neizvestnye $\alpha_0$ i $\delta_0$ , a potom modul' vektora v i temperaturu T. Plotnost' atomov vodoroda na beskonechnosti nahoditsya otdel'no iz absolyutnyh izmerenii poverhnostnoi yarkosti neba v edinicah erg/(sm2 s $\cdot$ ster) i trebuet absolyutnoi laboratornoi kalibrovki pribora. Parametry solnechnoi emissionnoi linii L$\alpha$ (intensivnost' v ee centre F($\lambda_0$) i shirina $\Delta \lambda_s$) mogut opredelyat'sya ili iz nashih zhe nablyudenii, ili iz nezavisimyh solnechnyh izmerenii, vypolnennyh zhelatel'no v to zhe vremya. Vse eto i bylo nami prodelano.

Dlya uluchsheniya soglasiya teorii s nablyudeniyami my uchli eshe odin faktor - asimmetriyu potoka protonov solnechnogo vetra v zavisimosti ot geliograficheskoi shiroty. Polagaya, chto potok protonov v solnechnom vetre zavisit ot shiroty nad solnechnym ekvatorom, $F = F_{0}(1 - A \cos \phi)$, gde $\phi$ - geliograficheskaya shirota, otschityvaemaya ot solnechnogo ekvatora, my opredelili i etot ves'ma vazhnyi dlya solnechnoi fiziki parametr A = 0,4. Velichina F0 na rasstoyanii 1 a.e. sostavlyaet dlya srednei solnechnoi aktivnosti ~108 protonov/(sm2 $\cdot$ s).

Dlya chego zhe byli nuzhny parallel'nye izmereniya v linii atomarnogo, neitral'nogo geliya s dlinoi volny $\lambda$ = 584 A, neizmerimo bolee trudnye, chem izmereniya v linii L$\alpha$? Delo v tom, chto atomy mezhzvezdnoi sredy na rasstoyanii okolo 100-200 a.e. pronikayut vnutr' Solnechnoi sistemy, prohodya maloizuchennuyu oblast' ostanovki solnechnogo vetra. Na etom rasstoyanii, kak polagayut teoretiki, raspolozheny dve udarnye volny, mezhdu kotorymi napravlennaya skorost' solnechnogo vetra (400 km/c vblizi zemnoi orbity) transformiruetsya v haoticheskuyu, teplovuyu skorost' protonov solnechnogo vetra (T ~ 107 K). Vzaimodeistvuya s etoi goryachei polnost'yu ionizovannoi plazmoi, neitral'nye atomy vodoroda mogut nagrevat'sya iz-za neuprugogo vzaimodeistviya, tak chto izmerennaya nami temperatura mozhet byt' vyshe temperatury nevozmushennoi mezhzvezdnoi sredy. Atomy zhe geliya slabo vzaimodeistvuyut s protonami solnechnogo vetra. Krome togo, gelii voobshe pochti ne ionizuetsya solnechnym ul'trafioletovym izlucheniem i ne uchastvuet v processe perezaryadki (ego pervyi potencial ionizacii dostigaet 24,48 eV).

Poetomu esli v Solnechnoi sisteme vodorodnaya “kaverna” ochen' velika 5-10-25 a.e., to gelievaya pochti sfericheskaya polost' dostigaet vsego 0,3 a.e. (ris. 2).

Ris. 2. Kaverna vblizi ot Solnca, gde plotnost' neitral'nyh atomov iz-za ionizacii mala: a - dlya neitral'nogo atomarnogo vodoroda; b - dlya atomarnogo neitral'nogo geliya. Vydelena oblast' naibol'shei svetimosti: dlya vodoroda v linii L$\alpha$ $\alpha$ = 1215,7 A - speredi po dvizheniyu (krasnyi cvet) i dlya geliya v linii $\alpha$ = 584 A szadi (konus maksimal'nogo svecheniya - goluboi cvet). Dlya vodoroda pustaya oblast' imeet formu kapli, dlya geliya oblast' sfericheskaya, ee radius vsego 0,3 a.e.

Krome togo, maksimum svecheniya v linii vodoroda L$\alpha$ nahoditsya speredi po dvizheniyu Solnca, togda kak maksimum svecheniya v linii geliya 584 A nahoditsya szadi, v hvoste za Solncem (gelievyi konus). Dlya plotnosti geliya za Solncem na osi (ugol otschityvaetsya ot napravleniya dvizheniya Solnca) udalos' poluchit' dazhe analiticheskoe vyrazhenie nHe(r, $\pi$) kak funkciyu temperatury, skorosti dvizheniya Solnca i plotnosti atomov geliya na beskonechnosti. Vyrazhenie dlya plotnosti imeet, pravda, vid dvukratnogo integrala so slozhnoi podyntegral'noi funkciei. Ochevidno takzhe, chto v ramkah holodnoi modeli dlya atomov geliya ih plotnost' iz-za gravitacionnoi fokusirovki na pryamoi szadi po dvizheniyu nHe(r, $\pi$) budet ravna beskonechnosti, tak kak v kazhduyu tochku na etoi linii fokusiruyutsya atomy s okruzhnosti, radius kotoroi raven parametru P.

Pomimo intensivnosti v dvuh liniyah H i He my provodili izmerenie i shiriny linii rasseyannogo L$\alpha$ -izlucheniya. Dlya etogo ispol'zovalas' kyuveta, napolnennaya molekulyarnym vodorodom. S pomosh'yu vol'framovoi niti nakalivaniya molekulyarnyi vodorod dissociirovalsya, prevrashayas' v atomarnyi (H2 $\rightarrow$ H+H), kotoryi, v svoyu ochered', pogloshal izluchenie v centre linii L$\alpha$ . Velichina poglosheniya - otlichnyi indikator shiriny emissionnoi linii, to est' temperatury atomov vodoroda, pronikayushih v Solnechnuyu sistemu. Eto dalo nam nezavisimyi sposob opredeleniya temperatury atomarnogo vodoroda (ris. 3).

Ris. 3. Shema pribora dlya izmereniya temperatury (mezhzvezdnogo) mezhplanetnogo atomarnogo vodoroda. W1 i W2 - okna iz ftoristogo magniya (MgF2), kristallicheskogo materiala, prozrachnogo v UF-oblasti spektra vplot' do $\alpha$ = 1100 A; F - vol'framovaya nit' nakalivaniya dlya dissociacii molekulyarnogo vodoroda (H2 $\leftrightarrow$ H + H); D - detektor UF-izlucheniya. Vhodyashee izluchenie imeet doplerovskii profil', shirina linii kotorogo proporcional'na $\sqrt{T_{E}}$. Izluchenie na vyhode iz kyuvety pri vklyuchennoi niti nakalivaniya imeet uzkii proval iz-za poglosheniya atomami neitral'nogo vodoroda vnutri kyuvety. Shirina etogo provala sootvetstvuet temperature gaza v kyuvete (TA = 300 K). FR-otnoshenie signalov pri vklyuchennoi i vyklyuchennoi kyuvete zavisit ot temperatury izluchayushego mezhplanetnogo-mezhzvezdnogo gaza TE i ot radial'noi komponenty skorosti apparata otnositel'no issleduemoi sredy $\upsilon_{r}$ (effekt Doplera): $\Delta \lambda = \upsilon_{r} \lambda_{0} / c$ (c - skorost' sveta). Velichina $\upsilon_{r}$ (proekciya otnositel'noi skorosti apparata na luch zreniya) vychislyaetsya po traektornym dannym kosmicheskogo apparata, na kotorom ustanovlen pribor

Samoe zamechatel'noe to, chto nashe Solnce vmeste s planetami dvizhetsya otnositel'no mezhzvezdnogo gaza sovsem ne tak, kak ono dvizhetsya otnositel'no sotni blizhaishih zvezd. Raznica v napravlenii dvizheniya okolo 45°. Mozhno skazat' i po-drugomu: mezhzvezdnyi gaz v blizhaishih okrestnostyah Solnca imeet znachitel'nuyu sobstvennuyu skorost' (20-25 km/s) otnositel'no blizhaishih zvezd. Ran'she eto bylo neizvestno. Konechno, i vse eti zvezdy, i mezhzvezdnyi gaz uchastvuyut vo vrashenii vokrug centra Galaktiki so skorost'yu okolo 200 km/s. Rech' idet o pekulyarnoi, otnositel'noi skorosti, kotoraya raz v desyat' men'she skorosti vrasheniya vokrug centra Galaktiki.

Kakovy zhe parametry dvizheniya Solnechnoi sistemy otnositel'no mezhzvezdnoi sredy? Velichina skorosti ravna 20-25 km/s, tochka, kuda letit nashe Solnce imeet ekvatorial'nye koordinaty $\alpha_0$ = 255°, $\delta_0$ = -15°. Plotnost' atomarnogo vodoroda vdali ot Solnca ravna 0,06 atomov/sm3, plotnost' atomov geliya - 0,018 atomov/sm3, velichina $\mu$ = 0,3, temperatura, opredelennaya po linii L$\alpha$, 12 000 K. Srednee vremya zhizni atoma vodoroda na rasstoyanii 1 a.e. $\tau_i$ = 2 $\cdot$ 106 s. Zametim, chto otnositel'noe obilie geliya po nashim izmereniyam neskol'ko bol'she, chem dlya standartnogo obiliya geliya v mezhzvezdnoi srede, opredelennoe drugimi (spektral'nymi) metodami. Vprochem, eto mozhno ob'yasnit' nekotoroi stepen'yu ionizacii atomarnogo vodoroda v okrestnostyah Solnca: ni /(ni + n0) = 0,15. Otsyuda sleduet, chto nashe Solnce nahoditsya v goryachei zone neitral'nogo vodoroda HI. Srednyaya temperatura zon HII primerno takaya zhe, odnako stepen' ionizacii tam prakticheski ravna edinice.

V zaklyuchenie sleduet rasskazat' o sovremennom sostoyanii issledovanii etoi problemy.

Prekrasnyi eksperiment byl osushestvlen v 1997 godu ob'edinennoi gruppoi issledovatelei Francii i Finlyandii vo glave s d-rom Zh.-L. Berto i d-rom Zh. Lall'man na sputnike “SOHO” (“SOHO”), prednaznachennom v osnovnom dlya issledovaniya Solnca. Ustanovlennyi na nem fotometr na liniyu L$\alpha$ s pogloshayushei kyuvetoi, napolnennoi vodorodom, pozvolyaet za chetyre chasa poluchat' polnuyu kartu neba. Fotometricheskaya tochnost' etogo eksperimenta takzhe ochen' vysokaya. Uzhe pervye rezul'taty etogo eksperimenta pokazyvayut, chto vse ranee naidennye nami parametry dvizheniya Solnca v mezhzvezdnoi srede, a takzhe anizotropiya potoka protonov solnechnogo vetra mogut byt' zanovo pereopredeleny.

Vtoroi eksperiment, o kotorom sleduet obyazatel'no rasskazat', byl vypolnen gruppoi fizikov iz Instituta aeronomii Instituta Maksa Planka (Katlenburg-Lindau, Germaniya) vo glave s d-rom Hel'mutom Rozenbauerom. V etom neopticheskom eksperimente vpervye byla osushestvlena neposredstvennaya fizicheskaya registraciya atomov geliya, vletayushih v Solnechnuyu sistemu. Atomy geliya popadayut na tonkuyu zolotuyu mishen' i vybivayut iz nee puchok ionov i elektronov, registriruemyh kanal'nym fotoumnozhitelem. Atomy vodoroda pri etom iz-za raznosti mass (4 raza) ne registriruyutsya. V etom eksperimente opredeleny sleduyushie parametry mezhzvezdnyh atomov geliya: ih koncentraciya na beskonechnosti, temperatura, skorost' i napravlenie dvizheniya Solnca otnositel'no mezhzvezdnoi sredy. Osoboe znachenie etot eksperiment imeet po dvum prichinam. Vo-pervyh, eto pryamoi, ne integral'nyi sposob opredeleniya plotnosti (tochnee, potoka atomov geliya). Ved' opticheskie metody dayut integral po luchu zreniya ot tochki izmereniya i do beskonechnosti. Dlya vychisleniya lokal'noi plotnosti n(r,$\theta$) trebuetsya reshat' obratnuyu zadachu, to est' reshat' integral'noe uravnenie s plotnost'yu, vhodyashei pod integralom vdol' lucha zreniya. Vo-vtoryh, etot eksperiment provoditsya na apparate “Ullis”, kotoryi dolzhen dostignut' Yupitera, a zatem posle gravitacionnogo manevra v ego sil'nom gravitacionnom pole podnyat'sya nad ploskost'yu ekliptiki i posmotret' na Solnce sverhu, s ego polyusov. Eto pozvolyaet sovsem po-drugomu issledovat' mezhzvezdnyi gaz v Solnechnoi sisteme (ego gelievuyu komponentu).

Takim obrazom, novoe napravlenie - izuchenie mezhzvezdnoi sredy v blizhaishih okrestnostyah Solnca, intensivno razvivaetsya, neploho konkuriruya i dopolnyaya klassicheskie opticheskie i radioastronomicheskie metody.

Literatura

[1]. Kurt V.G. Dvizhenie Solnca v mezhzvezdnoi srede // Astrofizika i kosmicheskaya fizika / Pod red. R.A. Syunyaeva. M.: Nauka, 1982. S. 268-292.
[2]. Kurt V.G. Mezhzvezdnaya sreda i ee vzaimodeistvie so zvezdami // Zemlya i Vselennaya. 1994. No 5. S. 3-10.
[3]. Burgin M.S. Mezhzvezdnyi veter // Malen'kaya enciklopediya “Fizika kosmosa” / Pod red. R.A. Syunyaeva. M.: Sov. enciklopediya, 1966. S. 389.
[4]. Kurt V.G. Atomy mezhzvezdnoi sredy v Solnechnoi sisteme // Priroda. 1994. No 10. S. 50-57.
[5]. Baranov V.B. Vliyanie mezhzvezdnoi sredy na stroenie geliosfery // Sorosovskii Obrazovatel'nyi Zhurnal. 1996. No 11. S. 73-79.
Publikacii s klyuchevymi slovami: KA Uliss - KA Ulysses - SOHO - Solnechnyi veter - Mezhzvezdnaya sreda
Publikacii so slovami: KA Uliss - KA Ulysses - SOHO - Solnechnyi veter - Mezhzvezdnaya sreda
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu
Ocenka: 2.7 [golosov: 12]
 
O reitinge
Versiya dlya pechati Raspechatat'

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

Astronet | Nauchnaya set' | GAISh MGU | Poisk po MGU | O proekte | Avtoram

Kommentarii, voprosy? Pishite: info@astronet.ru ili syuda

Rambler's Top100 Yandeks citirovaniya