Как выглядит край солнечной системы?

Земля — ​​шестая планета от края Солнечной системы, а это значит, что мы не слишком близко к этой холодной и негостеприимной границе.

Но на протяжении многих лет мы отправляли различные космические корабли, так что мы хоть представляем, как выглядит край Солнечной системы?

Ответ — да, но эта работа еще не завершена. Одна из последних разработок, трехмерная карта края Солнечной системы, на создание которой ушло 13 лет, раскрыла еще несколько секретов об этой загадочной границе, называемой внешней гелиосферой.

Внешняя гелиосфера отмечает область пространства, где солнечный ветер или поток заряженных частиц, испускаемых Солнцем, «отклоняется и отбрасывается назад» межзвездным излучением, которое проникает в пустое пространство за пределами Солнечной системы, сказал Дэн Рейзенфельд, исследователь космической науки в Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико и руководитель группы, которая проводила исследования на 3D-карте.

Другими словами, солнечный ветер и межзвездные частицы встречаются и образуют границу в дальних уголках Солнечной системы.

Земляне впервые увидели внешний край Солнечной системы в 2012 году, когда космический корабль НАСА «Вояджер I», запущенный в 1977 году, пересек межзвездное пространство, по данным НАСА. «Вояджер-2» не отставал, повторив подвиг в 2018 году.

Оборудованные золотыми пластинками, полными песен Баха, Луи Армстронга и горбатых китов, в дополнение к своим научным инструментам, «Вояджеры-1» и «Вояджеры-2» сообщили о внезапном снижении количества солнечных частиц и значительном увеличении. в галактическом излучении, когда они покинули Солнечную систему, согласно Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнийском технологическом институте.

Новая трехмерная карта раскрывает еще больше о гелиосфере. Внутренний слой, где расположены Солнце и его планеты, имеет примерно сферическую форму и, как считается, простирается примерно на 90 астрономических единиц (а.е.) во всех направлениях. (Одна а.е. — это среднее расстояние между Землей и Солнцем, около 93 миллионов миль или 150 миллионов километров.)

Внешний слой гораздо менее симметричен. В одном направлении — в том, в котором постоянно движущееся солнце бороздит пространство перед собой, встречая космическое излучение — внешняя гелиосфера простирается примерно на 110 а.е., но в противоположном направлении она намного длиннее, по крайней мере, 350 а.е., согласно Райзенфельд.

Это отсутствие симметрии происходит из-за движения Солнца по Млечному Пути, поскольку оно испытывает трение с галактическим излучением перед собой и очищает пространство за собой.

«В межзвездной среде много плазмы, заряженных частиц и внутренняя гелиосфера, которая довольно круглая, является препятствием для этого потока плазмы, который проходит мимо нее», — сказал Райзенфельд.

«Это имеет тот же эффект, что и вода, обтекающая камень в ручье», когда поток воды врезается в скалу впереди и тишина позади него. Измерения для 3D-карты были собраны с помощью программы Interstellar Boundary Explorer (IBEX), запущенной в 2008 году и, по данным НАСА, «размером с автобусную шину».

Это произносится «как животное», — сказал Райзенфельд, имея в виду горных козлов горных козлов, известных своими преодолевающими гравитацию походами по альпийским скалам. Но животное, за которым действительно охотится IBEX, — это летучая мышь.

Многие летучие мыши охотятся на насекомых, таких как комары, испуская звуковой импульс и используя задержку эха для определения расстояния до своей жертвы.

Точно так же IBEX обнаруживает частицы солнечного ветра, которые отскочили от краев солнечной системы, что позволяет Райзенфельду и его коллегам определять соответствующие расстояния, измеряя, сколько времени длилось их путешествие туда и обратно.

«Солнце излучает импульс, а затем мы пассивно ждем ответного сигнала из внешней гелиосферы, и мы используем эту временную задержку, чтобы определить, где должна быть внешняя гелиосфера», — пояснил Райзенфельд.

Когда солнце вращается по внешнему краю Млечного Пути, солнечный ветер сдерживает космическое излучение, образуя защитный пузырь. Это хорошо для нас, поскольку «это излучение может повредить космический корабль и быть опасным для здоровья космонавтов», — сказал Райзенфельд.

Однако границы могут не оставаться такими в долгосрочной перспективе. Райзенфельд отметил, что существует корреляция между силой солнечного ветра и количеством пятен на Солнце.

Солнечное пятно — это относительно темное пятно, которое временно появляется на поверхности Солнца в результате сильных магнитных возмущений внутри. С 1645 по 1715 год, период, известный наблюдателям за солнцем как минимум Маундера, было очень мало солнечных пятен, и поэтому, возможно, были только слабые солнечные ветры.

«Пятна исчезли почти на столетие, и если это произойдет, форма гелиосферы также может значительно измениться», — сказал Райзенфельд.

«Мы действительно видим вариации в солнечной активности, и в любой момент может произойти еще один минимум Маундера. Беспокойство о том, что эффективность гелиосферы в защите может измениться со временем, — это не мелочь».

Чтобы узнать больше о гелиосфере, НАСА планирует запустить новую миссию под названием Межзвездный зонд для картографирования и ускорения (IMAP) в 2025 году. Если все пойдет по плану, IMAP раскроет дополнительные подробности о взаимодействии между солнечным ветром и космической радиацией на Солнце.