Heliosfēra ir liels "burbulis" kosmosā, ko Saules vējš izveido un uztur, izspiežot apkārtējo starpzvaigžņu vidē esošo gāzi (galvenokārt ūdeņraža un hēlija). Lai gan caur šo burbuli spēj iekļūt elektriski neitrāli atomi no starpzvaigžņu apjoma, lielākā daļa materiāla heliosfērā nāk no pašas Saules. Heliosfēra salīdzinoši efektīvi aizsargā Saules sistēmu no daļas kosmiskā starojuma un maina starpzvaigžņu vielas uzvedību, veidojot atsevišķas dinamiskas zonas.

Kas notiek Saules tuvumā un tālāk — Saules vēja uzvedība

Pirmajos desmitiem miljardu kilometru no Saules rādiusa Saules vējš pārvietojas ļoti ātri — parasti no aptuveni 300 līdz 800 km/s (tas ir vairāk nekā miljons kilometru stundā). Šo vēju veido jonizēti atomi un plazma, kā arī Saules magnētiskais lauks, kas izpleties kopā ar plazmu. Tūlītējā Saules tuvumā (iekšējā heliosfērā) notiek intensīva daļiņu apmaiņa, plazmas viļņi un magnētiskās struktūras, kas mainās ar Saules aktivitātes ciklu.

Heliosfēras robežas — definīcijas

Heliosfērai ir vairākas būtiskas robežas un zonas:

  • Beigu šoks — punkts, kur Saules vējš, ceļojot tālāk no Saules, palēninās no supersoniska uz subsonisku ātrumu. Tur plazma sablīvējas un veido turbulenci. Tas ir pirmā nozīmīgā pāreja, ko sastop, virzoties ārā no Saules.
  • Heliosfēras apgabals starp beigu šoku un heliopauzi (heliosheath) — šī zona ir saliktā, lēnākas un blīvākas plazmas joma, kur Saules vēja īpašības krietni atšķiras no iekšējās heliosfēras.
  • Heliopauze — punkts, kur spiediens no starpzvaigžņu vidē un Saules vēja spiediens līdzsvarojas; šķērsojot to, tieši sākas starpzvaigžņu telpa. Heliopauze tiek uzskatīta par ārējo „mala” heliosfērai.
  • Loka šoks — reģions, kur starpzvaigžņu vidē ceļojošas daļiņas un plazma mijiedarbojas ar priekšējo daļu heliosfēras; agrāk to dēvēja par „bultas” vai „priekšējo” šoku, taču jaunākie novērojumi liecina, ka var rasties arī vāji kompresējošs „bow wave” nevis spēcīgs šoks.

Izmēri un novērojumi

Heliosfēras izmērs nav nemainīgs — tas mainās atkarībā no Saules aktivitātes un vietējās starpzvaigžņu vides īpašībām. Aptuveni runājot, heliopauze atrodas simtiem astronomisko vienību (AU) no Saules; novērojumi no zondēm Voyager palīdzēja noteikt konkrētas pārejas:

  • Voyager 1 reģistrēja beigu šoku un vēlāk šķērsoja heliopauzi, dodot tiešus datus par attālumu un plazmas īpašībām.
  • Voyager 2 arī šķērsoja šos reģionus, un abu zondju dati parādīja, ka beigu šoka un heliopauzes attālumi var atšķirties dažādos virzienos un brīžos.

Fizika un nozīme

Heliosfēra nav tikai tukšs burbulis — tajā notiek sarežģīti procesi:

  • Saules magnētiskais lauks, kas iestrādāts Saules vēja plazmā, veido heliosfēras magnētisko struktūru (vairāki miljardu kilometru lieli lauka virzieni un spirāles).
  • Enerģētiskās daļiņas no Saules un no galaktikas mijiedarbojas ar heliosfēru; tā darbojas kā daļēja aizsardzība pret galaktiskajiem kosmiskajiem stariem (to intensitāte mainās ar Saules ciklu).
  • Elektriski neitrāli starpzvaigžņu atomi var iekļūt heliosfērā, tikt jonizētiem un „paķerti” Saules vēja plazmā kā tā sauktie pickup ions; citi mijiedarbības produkti izpaužas kā enerģētiski neitralie atomi (ENAs), kurus reģistrē misijas kā IBEX.

Mainīgums un pētniecība

Heliosfēra ir dinamisks veidojums — tās robežas un forma mainās atkarībā no Saules magnētiskā cikla un no lokālās starpzvaigžņu vides blīvuma un ātruma. Mūsdienu kosmosa misijas (piemēram, Voyager, IBEX, New Horizons) un zemes teleskopi turpina pētīt šo reģionu, lai labāk saprastu, kā Saules sistēma mijiedarbojas ar pārējo galaktiku un kā šīs mijiedarbības ietekmē radiācijas vidi, kurā darbojas kosmiskie aparāti un iespējamās nākotnes cilvēku misijas.