Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
МЕЖПЛАНЕТНАЯ СРЕДА

МЕЖПЛАНЕТНАЯ СРЕДА

МЕЖПЛАНЕТНАЯ СРЕДА - плазма, нейтральный газ, пыль, ускоренные частицы и магн. поля, заполняющие околосолнечное пространство. Осн. компонентом M. с. является солнечный ветер- сверхзвуковой поток плазмы, возникающий в солнечной короне. Область, заполненная солнечным ветром, наз. гелиосферой (рис.). Положение границы гелиосферы (гелио-паузы) определяется балансом динамич. давлений солнечного ветра и межзвёздной среды, где и T- плотность, концентрация и темп-pa межзвёздного ионизов. вещества, В- величина межзвёздного магн. поля в окрестности Солнца, V₂ - скорость Солнца относительно межзвёздной среды (вклад теплового и магн. давления в полное давление солнечного ветра пренебрежимо мал). Согласно оценкам, расстояние до границы гелиосферы в направлении вектора V₂ составляет 50 -100 а. е. Скорость Солнца относительно межзвёздной среды составляет 22-25 км/с. T. к. поток солнечного ветра и поток межзвёздного ионизов. вещества относительно Солнца являются сверхзвуковыми, в области их взаимодействия должны образоваться две ударные волны и оболочка разогретой растекающейся плазмы. Протяжённость гелиосферы и форму её границы с противоположной стороны трудно оценить, т. к. характер процессов в области взаимодействия недостаточно ясен. Нек-рые исследователи считают, что в направлении антиапекса (см. Апекс )гелиосфера может простираться до ~1000 а. е.

Схема гелиосферы: 1- Солнце; 2 - область солнечного ветра; 3 - граница гелиосферы (ударная волна); 4 - граница, разделяющая поток плазмы солнечного происхождения и поток межпланетной плазмы (контактный разрыв); 5 - ударная волна в межзвёздной плазме; 6 - поток межзвёздной плазмы (в системе координат, связанной с Солнцем). Стрелками показано направление течения плазмы, широкая стрелка указывает направление движения Солнца относительно межзвёздной среды.

Осн. источник нейтрального газа в M. с.- межзвёздный газ, свободно проникающий через гелиопаузу. Плотность нейтрального водорода оценивается в гелия Эти данные получены в результате анализа измерений интенсивности резонансного оассеяння излучения Солнца в линиях на атомах водорода и гелия соответственно. Траектории нейтральных атомов водорода вблизи Солнца определяются балансом сил гравитац. притяжения и радиац. отталкивания. В период минимума солнечной активности преобладает притяжение атомов водорода, в период максимума - отталкивание. В результате атомы водорода (в период минимума активности) и атомы гелия, для к-рых притяжение Солнца преобладает всегда, фокусируются на линии антиапекса, образуя нейтральный хвост. Так, для гелия возрастание концентрации в результате фокусировки достигает раз на расстоянии 10 а. е. в направлении антиапекса. Большинство атомов водорода не долетает в ближайшие к Солнцу области из-за сильной ионизации солнечным излучением: уже до орбиты Земли доходит < 10% нейтральных атомов водорода. Размер области ионизации гелия значительно меньше 1 а. е. Ещё один источник нейтральных атомов в M. с.- планеты, их спутники, кометы и межпланетная пыль. Быстрые нейтральные атомы образуются при перезарядке ионов солнечного ветра на нейтральных атомах.

Пылевой компонент межзвёздной среды (видимый с Земли как зодиакальный свет )концентрируется в плоскости эклиптики (см. Координаты астрономические). Помимо анализа данных о зодиакальном свете, источниками наших знаний о межпланетной пыли являются изучение микрократеров на частицах лунного грунта, доставленного на Землю, регистрация ударов пылинок на космич. аппаратах и сбор пыли на больших (~ 100 км) высотах с помощью ракет. Распределение лунных микрократеров по размерам даёт сведения о спектре масс и плотности межпланетной пыли и показывает существование как рыхлых (плотность 1 г/см ³), так и обычных пылинок, массы к-рых находятся в диапазоне 10^-17 -10^-3 г. Полная масса пыли в Солнечной системе (согласно оценкам) составляет 10¹⁹-10²⁰ г. Собранные с помощью ракет образцы пыли выявили существование рыхлых частиц - агломератов из очень маленьких (< 0,1 мкм) пылинок (частицы Браунли). Большинство исследователей считает, что осн. источник межпланетной пыли - кометы. Недавние измерения пыли кометы Гал-лея па космич. аппаратах "Вега" и "Джотто" показали наличие широкого спектра масс пылинок (от 10^-17 по 10 ^-5 г) и, по-видимому, существование рыхлых 1 г/см ³) частиц. По измерениям на спутнике IKAS обнаружены пылевые следы комет, простирающиеся вдоль их орбит на десятки млн. км в обе стороны от ядра.

Ещё один компонент M. с.- энергичные заряж. частицы галактич. и солнечного происхождения. Галак-тич. космические лучи с энергией больше 10 МэВ/нук-лон диффундируют из межзвёздной среды в область расширяющегося замагниченного солнечного ветра. Скорость их диффузии определяется их жёсткостью, структурой межпланетного магн. поля и скоростью солнечного ветра. С изменением солнечной активности меняются скорость диффузии и интенсивность космич. лучей с энергией <3*10³ МэВ/нуклон в Солнечной системе. Частицы большей энергии не подвержены влиянию солнечной активности. Солнечные энергичные заряж. частицы (солнечные космич. лучи) с энергиями обычно генерируются во время солнечных вспышек и в магн. ловушках активных областей. После вспышек они распространяются как вдоль силовых линий межпланетного поля, так и поперёк в результате диффузии на его неоднородностях. Из активных областей происходит утечка энергичных частиц с образованием рекуррентных потоков вдоль силовых линий межпланетного магн. поля. Энергичные частицы генерируются также на фронтах межпланетных ударных волн, как распространяющихся от Солнца по солнечному ветру, так и стоящих в солнечном ветре перед препятствиями - планетами.

Лит.: Акасофу С. И., Чепмен С., Солнечно-земная физика, пер. с англ., M., 1975. О. Л. Вайсберг.