Геліосфера

Геліосфе́ра — зона у космічному просторі навколо Сонця, оточена міжзоряним простором, що перебуває під впливом сонячного вітру. Майже вся речовина в межах геліосфери походить із Сонця. Межею геліосфери вважають геліопаузу, де потік сонячної плазми врівноважується гідродинамічним та магнітним тиском міжзоряного газу^[1]. За сучасними даними ця межа розташована на відстані близько 100 а. о. і деякою мірою залежить від сонячної активності. Форма геліосфери несиметрична, що зумовлено рухом Сонця відносно навколишнього середовища у напрямку апекса зі швидкістю 20—25 км/с^[1].

Умовне зображення геліосфери та розташування у ній космічних апаратів «Вояджер-1» та «Вояджер-2».

Діаграма структури геліосфери, форми приблизні та засновуються на даних апарата Interstellar Boundary Explorer

На відстані 60–70 а. о. (10 млрд км) від Сонця сонячний вітер рухається зі швидкістю понад 200 км/с (1 млн км/год)^[2][3], але внаслідок взаємодії з міжзоряним простором гальмується і його швидкість падає до нуля. Межа, на якій відбувається гальмування сонячного вітру міжзоряним простором, має назву головної ударної хвилі (англ. termination shock). Цієї межі, яка розташована на відстані близько 90 а. о. від Сонця, досягли 2003 року космічні апарати «Вояджер-1» та «Вояджер-2» та в інших роках космічні апарати «Піонер-10» й «Піонер-11»^[4]. Межа, на якій рух сонячного вітру зупиняється, має назву межі ударної хвилі (англ. bow shock).

Будова

Сонце, сфотографоване на довжині хвилі 19,3 нанометра (ультрафіолет)

Попри свою назву, геліосфера не має форми ідеальної сфери^[5]. Її конфігурацію визначають три чинники: міжзоряне середовище, сонячний вітер та загальний рух Сонця разом з геліосферою крізь міжзоряне середовище. Оскільки і сонячний вітер, і міжзоряне середовище змінюються з часом, то форма й розмір геліосфери також змінюються. Тиск сонячного вітру змінюється набагато швидше, ніж зовнішній тиск міжзоряного середовища. Тому зміни сонячного вітру значно сильніше впливають на положення її меж на коротких часових проміжках, від годин до кількох років. Особливо відчутним є вплив 11-річного сонячного циклу, під час якого спостерігаються максимум і мінімум активності сонячного вітру.

Рух геліосфери крізь міжзоряне середовище формує її загальну кометоподібну форму. Плазма сонячного вітру, що рухається вперед (у напрямку руху Сонця через Галактику), стискається у майже сферичну оболонку. Натомість плазма, яка рухається назад (у протилежний від руху Сонця бік), витягується на значно більшу відстань, перш ніж розчинитися у міжзоряному середовищі, формуючи довгий слід — геліохвіст. Обмеженість даних і недостатня вивченість цих структур призвели до появи численних теорій щодо їхньої форми^[6].

Геліосфера може зазнавати значних змін упродовж мільйонів років через позасонячні чинники, зокрема близькі наднові або проходження крізь міжзоряне середовище різної густини. Є вказівки на те, що до трьох мільйонів років тому геліосфера стиснулась до розмірів внутрішньої Сонячної системи, так що Земля стала відкрита впливу міжзоряного середовища. Це могло суттєво вплинути на давній клімат Землі та еволюцію людини^[7].