Heliosfēra — kas tā ir? Definīcija, robežas (heliopauze, beigu šoks)
Uzzini, kas ir heliosfēra, tās robežas un procesi — heliopauze, beigu šoks un loka šoks. Skaidri, zinātniski un saprotami.
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.
Heliosfēras iezīmju shēma. Attēlotā forma var būt nepareiza, pamatojoties uz starpzvaigžņu robežas pētnieka provizoriskajiem rezultātiem.
Saules vējš
Saules vējš sastāv no daļiņām, uzlādētiem (jonizētiem) atomiem no Saules vainaga un laukiem, jo īpaši magnētiskajiem laukiem. Tā kā Saule pagriežas reizi aptuveni 27 dienās, Saules vēja pārnestais magnētiskais lauks savelkas spirālē. Atšķirības Saules magnētiskajā laukā Saules vējš pārnes uz āru, un Zemes magnetosfērā tās var izraisīt magnētiskās vētras.
2005. gada martā ar Saules vēja anizotropiju (SWAN) instrumentu, kas atrodas uz Saules un Heliosfēras observatorijas (SOHO) klāja, veiktie mērījumi parādīja, ka heliosfēra - ar Saules vēju piepildītais tilpums, kas neļauj Saules sistēmai ieslēgties vietējā (apkārtējā) starpzvaigžņu vidē - nav asimetriska, bet gan izkropļota, ļoti iespējams, vietējā galaktikas magnētiskā lauka ietekmē.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir heliosfēra?
A: Heliosfēra ir Saules magnetosfēra, zvaigžņu vēja burbulis un ārējais atmosfēras slānis.
J: No kā sastāv heliosfēra?
A: Heliosfēru veido Saules magnetosfēra, zvaigžņu vēja burbulis un ārējais atmosfēras slānis.
J: No kurienes nāk lielākā daļa heliosfēras materiāla?
A: Gandrīz viss heliosfēras materiāls nāk no pašas Saules.
J: Cik ātri Saules vējš pārvietojas heliosfērā pirmajos desmit miljardos kilometru no tās rādiusa?
A: Pirmajos desmit miljardos kilometru no tās rādiusa Saules vējš pārvietojas ar ātrumu vairāk nekā miljons kilometru stundā.
J: Kas ir terminācijas trieciens?
A: Punkts, kurā saules vējš palēninās, ir beigu šoks.
J: Kas ir heliopauze?
A: Punkts, kur starpzvaigžņu vides un Saules vēja spiediens ir līdzsvarā, tiek saukts par heliopauzi.
J: Kas ir priekšgala trieciens?
A: Punkts, kur starpzvaigžņu vide, kas pārvietojas pretējā virzienā, saduroties ar heliosfēru, palēninās, ir loka šoks.
Meklēt